СВАРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБ С ВНУТРЕННИМ ПОКРЫТИЕМ
WELDED JOINT OF PIPES WITH INNER COATING

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, а именно к соединению труб с внутренним покрытием при помощи электродуговой сварки, и может быть использовано при строительстве трубопроводов для нефтедобывающей, газодобывающей, нефтехимической, жилищно-коммунального хозяйства и других отраслей промышленности.
Известно изобретение: Узел сварного соединения трубопровода (патент RU 2283739, B23K 31/02, F16L 13/02, опубл. Бюл. 26 от 20.09.2006 г.), содержащий металлические трубы с нанесенным на их внутреннюю поверхность защитным покрытием и втулку, размещенную внутри труб, где сварное соединение узла выполнено ручной и/или автоматической сваркой с получением сварного шва, площадь которого превышает площадь нормального сечения труб, а узел имеет кольцевые элементы, кольцевые неармированные и/или армированные резиновые уплотнения, термоизоляционный материал, герметизирующий материал, Г-образный кольцевой упор или как минимум три Г-образных упора, равноразмещенных в радиальной плоскости, служащие для установки центров масс, размещенная внутри труб втулка выполнена с цилиндрическим участком и сопряженными с ним развальцованными и/или механически обработанными лезвийным инструментом коническими участками и размещена внутри труб таким образом, что кромки труб контактируют с Г-образным кольцевым упором или Г-образными упорами, защитное покрытие на внутренней поверхности труб нанесено на расстоянии от их торцов с образованием в зоне нанесения термоненагруженной зоны, Г-образный кольцевой упор или Г-образные упоры размещены на половине длины втулки и жестко зафиксированы на ее внешней поверхности, на внутренней поверхности цилиндрического и сопряженных с ним конических участков втулки нанесено защитное покрытие, кольцевые элементы жестко закреплены на внешней поверхности цилиндрического участка втулки, равно смещены от его торцов и установлены оппозитно друг другу, кольцевые неармированные и/или армированные резиновые уплотнения размещены на внешней поверхности втулки между нанесенным на внутреннюю поверхность труб защитным покрытием, торцами кольцевых элементов и коническими участками втулки и плотно контактируют с ними, термоизоляционный материал жестко закреплен на внешней поверхности цилиндрического участка втулки между торцами кольцевых элементов, герметизирующий материал нанесен на внешнюю поверхность упомянутых конических участков втулки.
Данный узел сварного соединения трубопровода очень сложен и трудоемок в изготовлении, а самое главное уменьшает сечение трубопровода на бόльшую величину по соединениям труб и в особенности на трубопроводах малых диаметров. Крепление узла в районе сварного шва очень слабое и на трубопроводах, по которым транспортируют среды под высоким давлением, эти узлы срывает потоком и собирает их в одном месте. То есть надежность защиты сварного шва и околошовной зоны в трубопроводе не обеспечивается.
Известно также изобретение:
Соединение труб с внутренним антикоррозионным покрытием (Патент РФ №2228484, кл. F16L 58/04 по заявке 99108283/0699/06 от 20.04. 1999 года), содержащее две трубы с внутренним эмалевым покрытием и втулку, установленную коаксиально внутри них с образованием в зоне стыка труб полости, на наружной поверхности втулки выполнена кольцевая проточка, в среднем сечении которой заодно с телом втулки выполнены радиальные упорные выступы, при этом на концевых участках втулки выполнены кольцевые канавки, в которых установлены уплотнительные элементы и заходные конусы, между наружными поверхностями которых и внутренней поверхностью труб размещен адгезионный материал, где на концевых участках втулки выполнены кольцевые ступенчатые канавки, а уплотнительные элементы выполнены в виде эластичных манжет Г-образной формы в поперечном сечении, козырек которых расположен под тупым углом относительно вертикальной стойки и обращен в сторону внутренних поверхностей труб, при этом торец козырька обращен в сторону стыка труб к монтажному шву, а пространство между наружной поверхностью втулки, манжетами и внутренней поверхностью труб заполнено адгезионным материалом.
Рассматриваемая конструкция соединения труб с внутренним антикоррозионным покрытием, который рассматривается как прототип очень сложен и трудоемок в изготовлении. Уменьшается сечение трубопровода на бόльшую величину по соединениям труб и в особенности на трубопроводах малых диаметров. Крепление втулки в районе сварного шва при помощи упорных выступов очень слабое и на трубопроводах, по которым транспортируют среды под высоким давлением, эти узлы также срывает потоком и собирает их в одном месте. Установка манжеты снижает защиту от коррозии сварного соединения трубопровода, так как уменьшается поверхность приклеивания втулки к внутренней поверхности концов труб из-за того, что манжета сдвигает адгезионный материал, нанесенный внутри концов труб к концам втулки. То есть надежность защиты от коррозии сварного шва и околошовной зоны в трубопроводе не обеспечивается.
Технической задачей изобретения является повышение надежности защиты от коррозии сварного шва и околошовной зоны соединений труб в трубопроводе, упрощение и удешевление конструкции за счет уменьшения количества деталей, снижение сопротивления потоку жидкости за счет увеличения проходного сечения в местах установки втулки подкладной.
Технический результат достигается тем, что в сварном соединении труб с внутренним покрытием, содержащем втулку подкладную и мастику, где новым является то, что втулка подкладная выполнена составной, состоящей из двух втулок, где втулка внутренняя изготовлена из коррозионно-стойкой стали, а втулка наружная - из углеродистой стали, при этом втулка подкладная закреплена через кольцевой выступ втулки наружной к трубопроводу сварным соединением труб, а втулка внутренняя имеет бόльшую длину, чем втулка наружная, концы наружной и внутренней втулок приклеены мастикой к внутренней поверхности концов труб с покрытием, концы наружной и внутренней втулок приклеены мастикой к внутренней поверхности концов труб с покрытием, а зона рядом со сварным швом заполнена вспененным материалом.
Такая конструкция сварного соединения труб с внутренним покрытием позволяет упростить втулку подкладную за счет уменьшения количества деталей и тем самым происходит ее удешевление. Отсутствие внутреннего покрытия во втулке подкладной позволяет увеличить проходное сечение в местах установки втулки подкладной, так как отсутствует необходимость защиты покрытия втулки подкладной напротив сварного шва труб. То есть отпадает применение теплозащитных материалов с одновременным оставлением большой величины зазора между втулкой подкладной и концами труб, что снижает сопротивление потоку жидкости за счет увеличения проходного сечения в местах установки втулки. Закрепление втулки подкладной через кольцевой выступ втулки наружной к трубопроводу сварным соединением труб повышает надежность защиты сварного шва и околошовной зоны сварных соединений труб в трубопроводе, так как втулка подкладная, приваренная по всему периметру к сварному шву труб, не может быть сдвинута потоком жидкости. То, что втулка внутренняя имеет бόльшую длину, чем втулка наружная, позволяет изолировать концы втулки наружной и защитить их от коррозии. Приклеивание концов наружной и внутренней втулок мастикой к внутренней поверхности концов труб с покрытием позволяет надежно защитить от коррозии сварное соединение труб. При этом отсутствие манжеты повышает защиту от коррозии сварного соединения трубопровода, так как увеличивается поверхность приклеивания втулок наружной и внутренней к внутренней поверхности концов труб, то есть не происходит полный сдвиг мастики, нанесенной внутри концов труб к концам втулки, где часть мастики приклеивает конец наружной втулки к внутренней поверхности труб, а часть мастики, сдвигаемая торцом втулки наружной, заполняет зазор между концами втулки внутренней и труб и склеивает их между собою. Заполнение зоны рядом со сварным швом вспененным материалом позволяет улучшить качество соединения. Заполняя пространство, этот же материал и склеивает поверхности концов труб и втулки наружной между собой.
Изобретение поясняется чертежом, на котором показано сварное соединение труб с внутренним покрытием, состоящее из труб 1, внутреннего покрытия 2, втулки подкладной, состоящей из втулки наружной 3 из углеродистой стали и втулки внутренней 4 из коррозионно-стойкой стали, кольцевого выступа 5, мастики 6, сварного шва 7 и вспененного материала 8.
Сборка соединения труб осуществляется следующим образом: на внутренней поверхности каждого конца труб 1 с внутренним покрытием 2 на удаленные концы внутреннего покрытия 2 на безопасное расстояние от торцов труб 1 наносят герметик 6. Вставляют втулку подкладную в трубу 1 с нанесенным материалом 8, вспенивающимся от тепла сварки на некотором расстоянии от кольцевого выступа 5 до соприкосновения кольцевого выступа 5 втулки наружной 3 в торец трубы 1. При этом мастика 6 полностью заполняет зазор между концами втулки наружной 3 и внутренним покрытием 2, а торец втулки наружной 3 сдвигает излишки мастики 6 в зазор между втулкой внутренней 4 из коррозионно-стойкой стали и внутренним покрытием 2 с одновременной изоляцией торца втулки наружной 3. Соединяют прихваткой втулку подкладную через кольцевой выступ 5 втулки наружной 3 к трубе. Надевают на втулку подкладную вторую трубу 1, где мастика 6 полностью заполняет зазор между концами втулки наружной 3 и внутренним покрытием 2. Торец втулки наружной 3 сдвигает излишки мастики 6 в зазор между втулкой внутренней 4 из коррозионно-стойкой стали и внутренним покрытием 2. Одновременно происходит изоляция торца втулки наружной 3. Соединяют трубы 1 электродуговой сваркой с образованием сварного шва 7. Тепло, распространяемое по металлу втулки наружной 3 и труб 1, вспенивает материал 8, который заполняет пространство зоны рядом со сварным швом и склеивает между собой поверхности концов труб 1 и втулки наружной 3.
При использовании такой конструкции сварного соединения труб с внутренним покрытием повышается надежность защиты от коррозии сварного шва и околошовной зоны соединений труб в трубопроводе от коррозии, упрощается и удешевляется конструкция за счет уменьшения количества деталей, снижается сопротивление потоку жидкости за счет увеличения проходного сечения в местах установки втулки подкладной.
Использованная литература
1. Патент RU 2283739, В23К 31/02, F16L 13/02, опубл. Бюл. 26 от 20.09.2006 г.
2. Патент РФ № 2228484, кл. F16L 58/04 по заявке 99108283/0699/06 от 20.04. 1999 г.