УЗЕЛ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ С ВНУТРЕННИМ ПОКРЫТИЕМ

Полезная модель относится конструкции трубопроводов, в частности, к сварному соединению труб с внутренним покрытием, и может быть использована при сборке трубопроводов (металлических, полимерных и т.д.) в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.
Известно сварное соединение трубопроводов, содержащее втулку (соединительное звено), в которой выполнены отверстия, в которые вводятся соединяемые трубопроводы, Отверстия втулки имеют внутренние патрубки со скошенными торцами, при этом во втулке выполнено монтажное отверстие, закрываемое герметизирующей крышкой. Трубы сваривают с внутренними патрубками втулки через ее монтажное отверстие, после чего закрывают отверстие герметизирующей крышкой (патент РФ №1489953, 1989 г.).
Известен также узел сварного соединения двух равных по диаметру труб, в котором сборный узел ремонтной трубной втулки расположен относительно трубной втулки с симметрично расположенным на ее поверхности осевым упором, относительно осевого упора на поверхности трубной втулки размещены два симметрично равноудаленных относительно осевого упора участка стеклоткани, два участка коаксиально и поверх расположенных втулок смещены по оси с перекрытием оппозитно смещенных торцов трубопроводов по внешней поверхности втулки, втулки выполнены с оппозитно расположенными коническими выступами с расположением за ними кольцевых упоров, выполненных с возможностью размещения по кольцевому периметру участков стеклоткани, наиболее удаленные от упора конические участки по наружной поверхности втулок, снабжены кольцевыми манжетами, предназначенными для осевого перемещения самотвердеющей мастики внутри участков торцов соединяемых трубопроводов, по длине L ремонтного участка коаксиально расположенных втулок размещена по окружности стеклоткань, на поверхности стеклоткани устанавливаются полукольца, равные по диметру и толщине трубопроводам, предназначенные для сваривания между собой в осевом и радиальном направлениях относительно осевого упора, взаимодействующего с трапецеидальной канавкой относительно оси, сборный узел ремонтной трубной втулки, предназначен для образования со стороны торцов, а также по радиальным сечениям полуколец втулок сварных швов, предназначенных для образования монолитного соединения двух трубопроводов со сборным узлом ремонтной трубной втулки, снабженной равноудаленными упорами, необходимых для согласования длины полуколец при формировании радиальных зазоров сварных швов (патент РФ №2331009, 2008 г.)
Известен узел сварного соединения трубопровода, содержащий металлические трубы с нанесенным на их внутреннюю поверхность защитным покрытием и втулку, размещенную внутри труб, при этом сварное соединение узла выполнено с получением сварного шва, площадь которого превышает площадь нормального сечения труб. 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, равно размещенных в радиальной плоскости. Размещенная внутри труб втулка выполнена с цилиндрическим участком и сопряженными с ним коническими участками и размещена внутри труб так, 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 (патент РФ №2283739, 2006 г.).
К недостаткам известных устройств относится то, что они сложны, а используемые в них втулки достаточно трудоемки при изготовлении и дороги. При этом ни одна из описанных конструкций не дает достаточной гарантии получения сплошного внутреннего покрытия трубы и обеспечения требуемой надежности защиты зоны сварного шва.
Ближайшим аналогом полезной модели является устройство для защиты внутреннего сварного шва трубопровода (свидетельство на полезную модель №20360 U1, 2001 г.), содержащее две свариваемые трубы и втулку, несущую на себе установочные выступы и уплотнительные элементы, при этом втулка имеет на своих концах раструбы и расположенные на внешней поверхности упруго-эластичные манжеты, прилегающие к кольцевым упорам, установленные на границе перехода цилиндра втулки в раструб, причем раструб выполняет роль отсекателя для перераспределения транспортируемой среды с целью уменьшения давления на упруго-эластичные манжеты (дополнительная защита сварного шва).
К недостаткам ближайшего аналога относится сложная конфигурация втулки и возможность повреждения внутреннего покрытия трубы в зоне сварного шва в связи с тем, что отсутствует термоизоляция.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, состоит в повышении надежности и долговечности трубопроводов за счет конструкции узла, обеспечивающего надежную и качественную защиту зоны сварного шва как в заводских, так и в полевых условиях, причем устройство должно быть максимально просто, удобно в использовании, недорого, а сборка узла высокопроизводительна и технологична. Должно также удовлетворяться одно из самых важных требований к трубопроводам, используемым, в частности, в нефтепромысловых объединениях - сохранение традиционных видов сварки при монтаже трубопроводов.
Поставленная задача решается за счет того, что узел сварного соединения трубопровода содержит свариваемые трубы с внутренним покрытием и устанавливаемую в них втулку также с внутренним покрытием, на наружной поверхности втулки расположены эластичные манжеты и центрирующее кольцо, контактирующее с торцами свариваемых труб, при этом втулка выполнена с центральной кольцевой проточкой, в которой расположена термоизоляционная прокладка, и двумя кольцевыми проточками расположенными по разные стороны от центральной кольцевой проточки для установки в них эластичных манжет, при этом центрирующее кольцо в средней части имеет выступ для упора в него торцов соединяемых труб, выполнено разрезным и установлено поверх термоизоляционной прокладки, фиксируя ее на втулке. Термоизоляционная прокладка цилиндрической формы может быть образована, например, из асбестового листа. Кольцевой выступ центрирующего кольца выполнен, преимущественно, сужающимся к вершине.
Техническим результатом от использования полезной модели является упрощение конструкции узла, повышение его технологичности, обеспечение надежной защиты внутреннего покрытия, и, как следствие, повышение долговечности службы трубопровода. Указанный результат достигается за счет того, что предложенная конструкция центрирующего кольца, выполненного разрезным, позволяет как фиксировать термоизоляционную асбестовую прокладку, так и центрировать трубы, используя выступ на центрирующем кольце, при сварке стыка, не допускать при этом перекоса кромок, а центрирующее кольцо за счет выполненного на нем выступа позволяет еще и соблюсти гарантированный зазор между свариваемыми трубами. Упрощенная конструкция втулки позволяет изготавливать ее на обычных станках с числовым программным обеспечением, что позволяет уменьшить время изготовления втулки, тем самым уменьшить стоимость самой втулки. Заявленный узел обладает универсальностью в применении и может применяться, например, при стыковке труб протяженных нефтепроводов или трубопроводов с небольшой протяженностью, а также для мелкого ремонта трубопроводов.
Наличие центрирующего кольца и асбестовой прокладки между втулкой и свариваемыми трубами позволяет изолировать полимерное покрытие втулки в зоне шва от воздействия высоких температур при выполнении сварочных работ и, тем самым, сохранить покрытие неповрежденным. Теплоизолирующий материал, в частности, асбест обладает необходимыми термическим сопротивлением и термостойкостью и исключает недопустимое воздействие тепла сварки на термочувствительное внутреннее покрытие втулки. При этом увеличивая длину втулки можно, при необходимости, уменьшить температурное воздействие на полимерное покрытие трубы в зоне концов втулки.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - узел сварного соединения трубопровода;
на фиг.2 - втулка;
на фиг.3 и 4 - центрирующее кольцо;
на фиг.5 - эластичная манжета.
Узел сварного соединения трубопровода содержит свариваемые трубы 1 и 2 с внутренним полимерным покрытием 3 и устанавливаемую в них втулку 4, внутренняя поверхность которой также выполнена с полимерным покрытием 3.
На наружной поверхности втулки 4 расположены эластичные манжеты 5 и центрирующее кольцо 6.
Втулка 4 выполнена с центральной кольцевой проточкой 7, в которой расположена термоизоляционная прокладка 8, выполненная из асбеста.
На втулке 4 также выполнены две кольцевые проточки 9 и 10, расположенные по разные стороны от центральной кольцевой проточки 7. В проточках 9 и 10 установлены эластичные манжеты 5. Центрирующее кольцо 6 имеет в своей средней части кольцевой выступ 13, имеющий у основания ширину А и контактирующий с торцами соединяемых труб. Кольцевой выступ выполнен в сечении, преимущественно, сужающимся к вершине. Центрирующее кольцо 6 выполнено разрезным по всей образующей и установлено поверх термоизоляционной асбестовой прокладки 8.
При сборке узла на внутреннюю поверхность каждого конца соединяемых труб 1 и 2 наносят адгезионный материал 11 (герметик) и в одну из труб 1 вставляют втулку 4 до упора выступа центрирующего кольца 6 в торец трубы. Манжета 5 при этом распределяет адгезионный материал 11 по внутренней поверхности трубы, а торец втулки, продвигая по трубе излишки адгезионного материала, создает из него защитные валики 12 по торцу втулки, что дополнительно повышает надежность противокоррозионной защиты узла. Затем другую часть втулки 4 вставляют в трубу 2 до упора ее торца в кольцевой выступ центрирующего кольца 7, причем при продвижении втулки 4 у ее торца также создается защитный валик из адгезионного материала 11. Далее трубы сваривают между собой.
Асбестовая прокладка обеспечивает хорошую термоизоляцию и предохраняет внутреннее полимерное покрытие втулки от воздействия высоких температур. Тем самым обеспечивается непрерывность полимерного покрытия по всей внутренней поверхности узла сварного соединения труб.