КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ ВТУЛКА ВНУТРЕННЕЙ ЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ
CORROSION-RESISTANT BUSHING FOR INTERNAL PROTECTION OF PIPELINES

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам и устройствам неразъемного соединения труб [F16L13/02, F16L13/10].
Из уровня техники известен УЗЕЛ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА (ВАРИАНТЫ) [RU2012142941 (A), опубл.: 20.04.2014] содержащий металлические трубы с нанесенным на их внутреннюю поверхность защитным покрытием, втулку, состоящую из цилиндрического и симметрично расположенных конических участков, размещенную внутри труб, с кольцами упорными, жестко закрепленными на втулке на равном удалении от торцов втулки, резиновые уплотнительные манжеты, размещенные между кольцами упорными и коническими участками втулки, не менее 3-х упоров, симметрично закрепленных на поверхности втулки в ее центральном сечении на равном удалении от торцов втулки, термоизолирующий слой, нанесенный на цилиндрический участок втулки и герметизирующий материал, нанесенный на конические участки втулки, отличающийся тем, что упоры выполнены со скошенными выступами, автоматически обеспечивающими соосность труб при надевании их на втулку и имеют уменьшенное сечение ниже выступов для уменьшения теплопередачи на втулку, а резиновые уплотнительные манжеты имеют коническую эластичную внешнюю рубашку, максимальный наружный диаметр которой превышает внутренний диаметр свариваемых труб, а минимальный наружный диаметр меньше внутреннего диаметра свариваемых труб.
Недостатком аналога, как и у предыдущего аналога является низкие надежность соединения втулки с трубами и качество защиты соединения труб, обусловленные выполнением на втулке в месте с соприкосновением со швом термоизолирующего слоя, не обеспечивающего защиту сварного шва.
Также известно СВАРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБ С ВНУТРЕННИМ ПОКРЫТИЕМ [RU2013105440 (A), опубл.: 20.08.2014], содержащее втулку подкладную и герметик, отличающееся тем, что втулка подкладная выполнена составной, состоящей из двух втулок, где втулка внутренняя изготовлена из коррозионно-стойкой стали, а втулка наружная - из углеродистой или низколегированной марки стали, при этом втулка подкладная закреплена через втулку наружную к трубопроводу сварным соединением труб, а втулка внутренняя имеет большую длину, чем втулка наружная, и выступающие концы втулки внутренней перекрывают внутреннее покрытие труб, а между выступающими концами втулки внутренней и концами труб находится герметик. На концах втулки внутренней выполнены раструбы в виде конуса. В средней части втулки наружной выполнен кольцевой выступ.
Недостатком аналога является высокая трудоемкость изготовления втулки, обусловленная ее сложной конструкцией, низкая надежность защиты околошовного пространства трубопровода от коррозии в условиях воздействия на место соединения агрессивной среды из-за малой площади наносимого герметика на торцы втулки.
Наиболее близкой по технической сущности является КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ ВТУЛКА ВНУТРЕННЕЙ ЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ [RU 2767123 C1, опубл.: 16.03.2022], содержащая развальцованную с торцов цилиндрическую втулку, в средней части которой выполнены упоры, отличающаяся тем, что посередине длины втулки равномерно по ее периметру смонтированы центрирующие упоры, выполненные с возможностью центрирования втулки, а также ее фиксации в соединяемых трубах и предотвращения от продольного и осевого сдвига в трубопроводе, на внешней поверхности втулки в ее центральной части нанесен терморасширяющийся слой, закрывающий места соединений центрирующих упоров со втулкой, а по краям втулки от терморасширяющегося слоя на ее внешней поверхности с возможностью защиты втулки от перенапряжений при термическом воздействии нанесен теплоизоляционный слой.
Основной технической проблемой прототипа является низкая надежность защиты околошовного пространства трубопровода от коррозии, обусловленная тем, что терморасширяющийся материал из-за нанесения его на центральную часть втулки ухудшает свои физико-химические свойства при термическом воздействии на него при сварке труб над упомянутым материалом.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.
Технический результат изобретения заключается в повышении надежности защиты сварного шва и околошовного пространства трубопровода от коррозии.
Указанный технический результат достигается за счет того, что коррозионностойкая втулка внутренней защиты трубопроводов, содержащая развальцованную с торцов цилиндрическую втулку в средней части которой выполнены центрирующие упоры, терморасширяющийся и теплоизоляционный слои, нанесенные на внешнюю поверхность втулки, отличающаяся тем, что терморасширяющийся слой нанесен от краев втулки к ее центру с возможностью герметизации центральной части втулки при терморасширении материала упомянутого слоя, а теплоизоляционный слой нанесен на центральную часть втулки для защиты терморасширяющегося слоя от излишнего термического воздействия при сварке труб.
В частности, диаметр развальцованных торцов втулки соответствуют внутреннему диаметру торцов соединяемых труб с зазором, обеспечивающим посадку втулки внутри упомянутых труб с учетом допусков на внутренний диаметр соединяемых труб.
В частности, терморасширяющийся слой нанесен с заходом на развальцованные участки втулки.
Краткое описание чертежей.
На фиг.1 показан вид спереди коррозионностойкой втулки внутренней защиты трубопроводов внутри соединяемых труб.
На фиг.2 показан вид сбоку коррозионностойкой втулки внутренней защиты трубопроводов.
На фигурах обозначено: 1 – основа втулки 2 – центрирующие упоры; 3 – теплоизоляционный слой, 4 – терморасширяющийся слой, 5 – трубы.
Осуществление изобретения.
Коррозионностойкая втулка внутренней защиты трубопроводов содержит основу втулки 1 (см.Фиг.1), выполненную в виде полого цилиндра из устойчивого к коррозии в атмосфере и агрессивных средах, обладающего жаростойкими свойствами материала, например, из нержавеющей стали марки 08Х18Н10Т или 12Х18Н10Т. Края основы втулки 1 выполнены развальцованными или механически обработанными, образуя конические участки, при этом диаметр развальцованных краев основы втулки 1 соответствуют диаметру торцов соединяемых труб 5 с зазором, обеспечивающим посадку коррозионностойкой втулки внутри упомянутых труб 5 с учетом допусков на внутренний диаметр соединяемых труб 5.
Посередине длины по периметру основы втулки 1 смонтированы неразъемным соединением центрирующие упоры 2, выполненные с возможностью центрирования коррозионностойкой втулки, а также ее фиксации в соединяемых трубах 5 и предотвращения ее продольного и осевого сдвига в трубопроводе. Центрирующие упоры 2 могут быть выполнены из пластин, уголков, Т-образного профиля и т.д. В качестве материала изготовления центрирующих упоров 2 предпочтительна сталь марки 3сп. Количество центрирующих упоров 2 выполнено не менее двух и варьируется в зависимости от диаметра торцов коррозионностойкой втулки, например, для коррозионностойких втулок диаметром от 57 до 114 мм включительно, выполнено пять центрирующих упоров 2 (см.Фиг.2), для коррозионностойких втулок диаметром от 133 до 219 мм включительно, выполнено шесть центрирующих упоров 2, а для коррозионностойких втулок диаметром от 273 мм и выше, выполнено семь центрирующих упоров 2.
На внешней поверхности основы втулки 1 в ее центральной части нанесен теплоизоляционный слой 3, выполненный из высокотемпературного огнеупорного полотна и кошмы со специальным защитным покрытием. Теплоизоляционный слой 3 закрывает места соединений центрирующих упоров 2 с основой втулки 1 и несет в себе защитную функцию корпуса втулки 1 от термического воздействия и прожогов.
По краям основы втулки 1 от теплоизоляционного слоя 3 и с заходом на развальцованные края основы втулки 1 нанесен терморасширяющийся слой 4, представляющий собой герметик ленточного типа на основе эпоксидно-полимерной системы с газообразователем, который при нагревании увеличивается в объеме, герметизируя пространство между наружной части втулки и внутренней поверхности трубы.
Обладающий адгезией к металлам, полимерным покрытиям и стойкостью к агрессивным средам, транспортирующих нефтегазовые смеси, неосушенный нефтяной и природный газ, пластовую и техническую воду и др. терморасширяющийся слой 4 нанесен вокруг втулки таким образом, чтобы его края находились на уровне краев развальцованных торцов основы втулки 1, а наружный диаметр теплоизоляционного слоя 3 равен сумме внутреннего диаметра соединяемых труб и величины допуска на этот диаметр.
Коррозионностойкую втулку внутренней защиты трубопроводов используют следующим образом.
Перед монтажом коррозионностойкой втулки внутренней защиты трубопроводов подготавливают свариваемые трубы 5. Для этого очищают внутреннюю полость труб в зоне торцов от пыли и других загрязнений. При наличии внутреннего грата на электросварных трубах 5 удаляют грат на глубину не менее половины длины втулки. Обезжиривают внутреннюю полость труб 5 в зоне монтируемых торцов на глубину не менее половины длины втулки.
При температуре окружающего воздуха ниже +5 °С прогревают коррозионностойкую втулку до приобретения пластичности терморасширяющегося слоя 4.
Вводят коррозионностойкую втулку в одну из труб 5 до упора центрирующими упорами 2 в торцы упомянутой трубы 5 и центрируют коррозионностойкую втулку внутри трубы 5, обеспечивая равномерный зазор между краями развальцованных торцов коррозионностойкой втулки и внутренней поверхностью трубы 5.
Фиксируют положение коррозионностойкой втулки в трубе 5 точечными прихватками между центрирующими упорами 2 и кромкой первой трубы 5.
Далее доводят вторую трубу 5 на коррозионностойкую втулку и совмещают оси соединяемых труб 5, обеспечивая требуемый технологией сварки труб 5 зазор.
Выполняют равномерно по периметру между центрирующими упорами 2 прихватки, при этом прихватки выполняют с полным проваром и переплавкой их при сварке корневого шва. Обрабатывают начальный и конечный участки каждой из прихваток и удаляют выступающую за пределы притупления свариваемых кромок части центрирующих упоров 2 коррозионностойкой втулки.
Выполняют сварку корневого слоя шва электродами с основным видом покрытия, оставляя технологическое отверстие по длине сварного шва, при этом обеспечивают прогрев зоны труб 5, расположенно1 над втулкой, до температуры выше температуры терморасширения терморасширяющегося слоя 4, предпочтительно, до 200 °С. При указанной температуре происходит расширение терморасширяющегося слоя 4, при этом за счет теплоизоляционного слоя 3 обеспечивают защиту основы втулки 1 и терморасширяющегося слоя 4 от прямого термического и температурного воздействия от сварки и предотвращают ухудшение ее антикоррозионных свойств.
Зачищают полученный корневой слой шва от шлака и брызг расплавленного металла.
Выполняют сварку заполняющих и облицовочного слоев шва производя послойную зачистку шва, при этом сварной шов облицовочного слоя должен перекрывать основной металл на 2,5-3,5 мм в каждую сторону от шва, при этом обеспечивают поддержание температуры в зоне термического воздействия выше температуры расширения терморасширяющегося слоя 4 и равномерное и полное заполнение материалом упомянутого слоя 4 пространства между развальцованными краями основы втулки 1 до теплоизоляционного слоя 3, внешней поверхностью втулки и внутренней поверхностью труб 5, обеспечивая герметичность упомянутого пространства.
После остывания сварного шва до температуры +50 °С производят послойную сварку технологического отверстия.
Технический результат – повышение надежности защиты сварного шва и околошовного пространства трубопровода от коррозии достигается за счет нанесения на внешнюю поверхность втулки вдоль обоих краев терморасширяющегося слоя 4, который при его прогреве в процессе сварного соединения труб 5 обеспечивает равномерное и полное заполнение пространства между развальцованными краями основы втулки 1 и герметичность центральной части втулки и околосварного шва, что снижает агрессивное воздействие среды, протекающей в трубопроводе на подвергнутые при сварке термическому воздействию участки труб 5. При этом, за счет нанесения на центральную часть втулки теплоизоляционного слоя 3 обеспечивается сохранность физико-химических свойств терморасширяющегося слоя 4 за счет защиты от термического воздействия при прогреве околошовной зоны труб 5 при сварке труб 5.