Герметичное коррозионностойкое соединение трубы с сосудом
TIGHT CORROSION-RESISTANT PIPE-TO-VESSEL CONNECTION

Изобретение относится к герметичному сварному соединению труб и может быть использовано в химическом, энергетическом и судовом машиностроении, а также при изготовлении сосудов, емкостей, цистерн и предназначено для обеспечения прохода через их прочный корпус коррозионностойких трубопроводов.
Известно «Неразъемное соединение трубы с сосудом» SU №959961 МПК: В23К 33/00 F16L 13/00. В данных конструкциях неразъемное соединение трубы с сосудом выполнено через втулку, прочность материала которой ниже прочности материала сосуда и трубы, при этом втулка припаяна к трубе, установленной внутри нее, и сварена с сосудом, где с целью повышения прочности соединения и уменьшения его габаритов, сосуд выполнен с местным утолщением в виде бобышки, диаметр которой равен диаметру втулки, труба выступает за привариваемый торец втулки, сварной шов выполнен по торцам втулки и бобышки и совместно с паяным швом образует герметичное соединение.
Недостатком данной конструкции является возможное наличие скрытой полости между соединением трубопровода с втулкой и соединением втулки с корпусом сосуда. В случае повреждения какого-либо из соединений скрытая полость теряет герметичность, снижая надежность и работоспособность соединения трубопровода и сосуда.
Известно «Герметичное коррозионностойкое соединение корпуса сосуда и трубопровода из несваривающихся сваркой плавлением материалов (варианты)» патент RU №2115522 МПК В23К 9/23; В23К 101:12; F16L 13/007. Герметичное коррозионностойкое соединение корпуса сосуда и трубопровода из несваривающихся сваркой плавлением материалов, состоящее из вварыша, свариваемого с корпусом сосуда, и защитной втулки из коррозионностойкого материала, закрепленной в проточной части вварыша, к выступающим торцам которого приварены элементы трубопровода из коррозионностойкого материала. Причем вварыш, выполнен в виде биметаллического элемента, основой которого является материал, хорошо сваривающийся сваркой плавлением с корпусом сосуда, на торце которого прочно и плотно нанесен плакирующий слой из коррозионностойкого материала, например, титана на сталь, при этом корпус сосуда и стальная часть вварыша, а также плакирующий слой вварыша и защитная втулка соединены герметичными сварными швами, выполненными методами сварки плавлением.
Недостатком известной конструкции является возможное наличие скрытых полостей между плакирующим слоем вварыша, например, между слоями титана и стали, а также между соединением трубопровода с промежуточной деталью и соединением промежуточной детали с корпусом сосуда. В случае повреждения какого-либо из соединений скрытая полость теряет прочность и герметичность, снижая надежность и работоспособность соединения трубопровода и сосуда в целом.
Наиболее близким из аналогов взятым за прототип является соединение, описанное в патенте DE №1241208, МПК F16L, 1967 г. В данном патенте с целью защиты от коррозии соединения трубопровода с корпусом сосуда применен цилиндрический вварыш из стали, которая хорошо сваривается сваркой плавлением с корпусом сосуда, внутрь которого ввинчена резьбовая втулка из коррозионностойкого металла, один конец которой выступает над внешним торцом вварыша и к которому затем приваривают фланец или трубу, подводящую проводимую среду, а другой конец втулки приваривают к внутреннему торцу вварыша, на котором предварительно сделана наплавка из коррозионностойкого металла, хорошо сваривающаяся с металлом втулки методами сварки плавлением.
Недостатком данного технического решения является наличие в прототипе резьбового соединения, не имеющего с наружной стороны сосуда специальной защиты от коррозии, что допускает возможность попадания между втулкой и вварышем агрессивной среды, развития щелевой коррозии и, как следствие, потери прочности и герметичности, снижения надежности и работоспособности соединения трубопровода и сосуда в целом.
Задачей изобретения является создание конструкции, обладающей более высокой прочностью и надежностью, в которой отсутствуют скрытые полости между втулкой и вварышем, трубой и вварышем, а также исключение щелевой коррозии между втулкой и вварышем, тем самым повышая надежность и работоспособность соединения в целом.
Поставленная задача достигается тем, что герметичное коррозионностойкое соединение трубы с сосудом, состоит из прочного цилиндрического стального вварыша, свариваемого с сосудом, и втулки из коррозионностойкого металла, которая выполнена с помощью аддитивных технологий. Один и второй концы втулки выступают над внешними торцами прочного цилиндрического стального вварыша, к которым приварены фланец или труба. Внутренняя поверхность прочного цилиндрического стального вварыша выполнена с переходом от большего диаметра к меньшему.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 - разрез предлагаемого соединения; на фиг. 2 - разрез заготовки вварыша.
Герметичное коррозионностойкое соединение трубы с сосудом состоит из сосуда 1, сварного шва 2, прочного цилиндрического стального вварыша 3, втулки 4 из коррозионностойкого металла, выполненной с помощью аддитивных технологий, одного выступающего конца 5 над внешним торцем 6 прочного цилиндрического стального вварыша 3, с привариваемым фланцем или трубой 7, второго выступающего конца 8 над внешним торцем 9 прочного цилиндрического стального вварыша 3, с привариваемым фланцем или трубой 10, внутренней поверхности 11 прочного цилиндрического стального вварыша 3 с выполненным переходом от большего диаметра 12 к меньшему 13.
Работу осуществляют следующим образом: в сосуд 1 сварным швом 2 вваривают прочный цилиндрический стальной вварыш 3, с выполненной с помощью аддитивных технологий втулкой 4 из коррозионностойкого металла, свариваемого плавлением с материалом стального вварыша 3. Втулку 4 выполняют с помощью аддитивных технологий с выступающими одним концом 5 и вторым концом 8 над внешними торцами 6, 9 прочного цилиндрического стального вварыша 3, к которым приваривают фланец или трубу 7, 10. Внутреннюю поверхность 11 прочного цилиндрического стального вварыша 3 выполняют с переходом от большего диаметра 12 к меньшему 13.
На основе эскизов, изображенных на фиг. 1, 2, разработаны рабочие чертежи герметичных соединений труб из коррозионностойкого металла со стальным вварышем, ввариваемого в сосуд. Изготовлены натуральные образцы соединений и испытаны на прочность и герметичность, что позволяет успешно применить это техническое решение при изготовлении конструкций в морской технике, а также в химическом и энергетическом машиностроении.
Предполагаемое изобретение герметичного коррозионностойкого соединения трубы с сосудом позволит достичь создания конструкции, обладающей более высокой прочностью и надежностью, в которой отсутствуют скрытые полости между втулкой и вварышем, трубопроводом и вварышем, а также исключить щелевую коррозию между втулкой и вварышем, тем самым повышая надежность и работоспособность соединения в целом.