ВТУЛКА

Полезная модель относится к устройствам для защиты внутреннего сварного шва трубопровода и может быть использована для соединения труб при прокладке трубопроводов, транспортирующих коррозионноактивные среды в нефтяной промышленности. В трассовых условиях необходимо надежно обеспечить соосность свариваемых трубопроводов и защитить сварные швы трубопроводов.
Известна втулка для защиты внутреннего сварного шва трубопровода, содержащая втулку из эластичного материала, несущую на себе уплотнительные элементы, прилегающие к внутренней поверхности труб (FR №2614086, 1988).
Недостатками данной втулки являются сложность, высокая трудоемкость и низкая надежность установки в рабочее положение, а также возможность нарушения целостности втулки в зоне сварного шва, связанные с прилеганием втулки к внутренней поверхности трубопровода по всей ее поверхности, включая участки, нагреваемые при сварке.
Известна втулка для защиты внутреннего сварного шва трубопровода, содержащая корпус из углеродистой стали, несущий на внешней цилиндрической поверхности уплотнительные элементы, она имеет на своих концах конические раструбы и расположенные на внешней поверхности упруго-эластичные уплотнительные манжеты, прилегающие к кольцевым упорам, установленные на границе перехода цилиндра втулки в раструб. (ПМ RU №20360, 2001, прототип).
Недостатками данной втулки являются низкая надежность установки в рабочее положение, связанные с прямоугольной формой упоров, имеющих острое ребро (кромку) в направлении ввода втулки в трубу, ненадежной установкой упоров (по посадке с натягом, допускающей перекос при установке втулки), низкой надежностью уплотнения с помощью манжет, имеющих всего один уплотнительный поясок, который в полевых условиях монтажа трубопроводов легко может быть поврежден, недостаточные долговечность и функциональные возможности, т.к. материал втулки и указанная конструкция упоров и манжет ограничивает номенклатуру перекачиваемой среды и допустимое давление, при которых
обеспечивается надежная защита сварного шва. Материал втулки требует защитного покрытия, целостность которого сложно обеспечить в условиях массового транспортирования и монтажа в полевых условиях.
Технической задачей полезной модели является создание эффективной втулки и расширение арсенала втулок для защиты сварного шва.
Технический результат, обеспечивающий решение задачи состоит повышении надежности установки в рабочее положение, обеспечении надежного уплотнения с помощью манжеты, расширении функциональных возможностей, как в части номенклатуры перекачиваемой среды, так и диапазона допустимого давления, при которых обеспечивается надежная защита сварного шва. Все это направлено на обеспечение безаварийной и долговечной эксплуатации трубопроводов, транспортирующих коррозионноактивные среды в нефтяной промышленности.
Сущность полезной модели состоит в том, что втулка содержит цилиндрический корпус и две установленные на внешней цилиндрической поверхности упруго-эластичные уплотнительные манжеты, опертые на кольцевые упоры, причем корпус выполнен ступенчатым из химически инертного эластичного материала, с коническими фасками по краям на внешней и внутренней поверхностях, упоры выполнены в виде уступов корпуса заодно с последним, а каждая манжета выполнена с двумя наружными уплотнительными кольцевыми поясками.
Предпочтительно конические фаски по краям на внешней и внутренней поверхностях выполнены под углом 15° к этим поверхностям, корпус выполнен из фторопласта, манжеты выполнены из маслобензостойкой резины, пояски каждой манжеты выполнены трапецеидального сечения с наклоном к краям корпуса втулки, пояски каждой манжеты выполнены с разным наружным диаметром, причем наружный диаметр пояска, расположенного ближе к краю втулки выполнен меньшим наружного диаметра другого пояска манжеты.
На чертеже изображена втулка для защиты внутреннего сварного шва трубопровода.
Втулка содержит цилиндрический корпус 1 и установленные на внешней цилиндрической поверхности упруго-эластичные уплотнительные манжеты 4, 5, опертые на кольцевые упоры 6, 7. Корпус 1 выполнен
ступенчатым из химически инертного эластичного материала, с коническими фасками 2, 3 по краям на внешней и внутренней поверхностях. Упоры 6, 7 выполнены в виде уступов корпуса 1 заодно с последним, а каждая манжета 4, 5 выполнены с двумя наружными уплотнительными кольцевыми поясками 8, 9. Конические фаски 2, 3 по краям на внешней и внутренней поверхностях корпуса 1 выполнены под углом 15° к этим поверхностям. Корпус 1 выполнен из фторопласта толщиной 10-20 мм.
Манжеты 4, 5 выполнены из маслобензостойкой резины МБС ГОСТ 7338. Пояски 8, 9 манжет 4, 5 выполнены трапецеидального сечения с наклоном к краям корпуса 1 втулки.
Пояски 8, 9 манжет 4, 5 выполнены с разным наружным диаметром, причем наружный диаметр пояска 8, расположенного ближе к краю корпуса 1 втулки, выполнен, например 96 или 700 мм, т.е. меньшим на 2 мм наружного диаметра 98 или 702 мм пояска 9.
Втулки с данными размерами манжет 4, 5 предназначены для соединения труб 108×6 или 720×10, соответственно.
Изготовление втулки производится следующим образом.
Корпус 1 втулки изготавливается, например, методом компрессионного прессования. Сущность метода компрессионного прессования заключается в получении из рыхлого порошка фторопласт-4 таблетки-заготовки в результате более плотной упаковки частиц порошка под воздействием прилагаемого к нему давления. После получения таблетки-заготовки она переходит на участок термообработки, где происходит сплавление отдельных частиц фторопластового порошка в сплошной монолит. Заготовка подвергается токарной или иной механической обработке для получения окончательной формы. Обработка завершается проточкой фасок 2, 3 на краях корпуса 1 втулки на токарном станке. Угол 15° фаски выполняется в пределах допустимых технологических отклонений. После этого надеваются манжеты 4, 5 до взаимодействия с упорами 6, 7. На внешней поверхности корпуса 1 делается отметка для ориентировании при соединении труб.
Физико-химические свойства фторопласта обеспечивают его пригодность для трубопроводов, транспортирующих коррозионноактивные
среды в нефтяной промышленности. Фторопласт инертный материал, полученный химическим путем, гидрофобен, обладает высокой химической стойкостью, малой пористостью, сохраняет механическую прочность в диапазоне температур от минус 190° до плюс 250°С. Обладает низким почти независящим от температуры коэффициентом трения.
Установка втулки при соединении труб трубопровода производится следующим образом.
В качестве трубопроводов применяются трубы с наружным полимерным покрытием или трубы из биметаллических сталей на основе нержавеющей стали 08Х13 и сталей повышенной коррозионной надежности 20А, 09ГСФ, 13ХФА и др.
Одна из труб устанавливается на подставку по ходу трубопровода. Удаляются загрязнения с внутренней и наружной поверхностей трубы, поверхности вытираются насухо и обезжириваются ацетоном. Сварочная кромка должна быть зачищена. Наружная поверхность втулки также обезжиривается ацетоном.
Слоем 2-3 мм шириной 60-105 мм на внутреннюю поверхность трубы наносится мастика на основе герметика, смолы и отвердителя.
Втулка вводится в трубу до отметки на середине корпуса 1 втулки (допускается применение ударного инструмента через деревянную прокладку). Заходные фаски 2, 3 и упруго-эластичные манжеты 4, 5, имеющие наружный диаметр пояска 8, расположенного ближе к краю втулки меньший на 2 мм наружного диаметра следующего по ходу трубы пояска 9, оказывают минимальное сопротивление установке втулки, причем упоры 6, 7 гарантированно не допускают сдвига или перекоса манжет 4, 5, так как они выполнены заодно с корпусом 1. Оптимальный угол фаски 2, 3, равный 15°, форма и оптимальная разность диаметров поясков 8, 9 манжет 4, 5 выбраны эмпирически. Таким образом, втулка вводится с обеспечением соосности и равномерного радиального зазора в трубе, необходимого для надежной работы уплотнения.
Вторая труба подготавливается аналогично. Для соединения вторую трубу поднимают на уровень первой трубы с установленной втулкой и обеспечивают их соосность.
Плавно без рывков и ударов вводят вторую трубу на втулку с равномерным радиальным зазором втулки в трубе, обеспечивая продольный сварочный зазор между трубами.
Затем трубы прихватываются ручной дуговой сваркой, чтобы исключить их смещение в дальнейшем. Сварка швов производится затем по всему периметру, оставляя зазор 10-15 мм в верхней части стыка для выхода сварочных газов. После остывания этот непроваренный участок шва заваривается.
После остывания производится наружная изоляция шва (при необходимости). Форма манжет 4, 5 обеспечивает надежную герметизацию зоны сварного шва от проникновения агрессивной транспортируемой среды. При монтаже каждый наружный уплотнительный кольцевой поясок 8, 9 манжеты 4 и 5 формирует в трубе защитный валик для герметизации шва от проникновения транспортируемой среды. Втулки с корпусом 1 из химически инертного материала позволяют отказаться от покрытия, уменьшить вес.
Таким образом, создана эффективная втулка и расширен арсенал втулок для защиты сварного шва.
При этом повышена надежность установки в рабочее положение, обеспечено надежное уплотнение с помощью манжеты, расширены функциональные возможности, как в части номенклатуры перекачиваемой среды, так и диапазона допустимого давления, при котором обеспечивается надежная защита сварного шва. Это направлено на обеспечение безаварийной и долговечной эксплуатации трубопроводов, транспортирующих коррозионноактивные среды в нефтяной промышленности.