ОГРАНИЧИТЕЛЬ РАЗРЫВА ТРУБОПРОВОДОВ

Область техники
Ограничитель разрывов трубопроводов относится к приспособлениям, предназначенным для предотвращения последствий разрывов сварных швов в зоне присоединения трубопровода к патрубку большего диаметра, в частности, патрубку парогенератора атомной электростанции.
Предшествующий уровень техники
При применении сварных швов трубопроводов с теплоносителем под большим давлением при разрыве сварного шва могут возникнуть так называемые хлыстовые движения оторванного участка трубопровода, разрушающие расположенное рядом оборудование. Для предотвращения таких хлыстовых движений предусмотрены ограничители разрывов, прикрепляемые над сварным швом с обеих стороны от зоны сварного шва с целью ограничения хлыстовых движений при разрыве.
Известно устройство для упрочнения труб, содержащее приваренную к упрочняемой трубе над сварным стыком усилительную муфту, отличающееся тем, что последняя выполнена в виде тонкостенной оболочки с формой полутора, при этом в полости усилительной муфты создано повышенное давление. (Описание к патенту РФ №2067717, F16L 9/12, по заявке №93016381/06 от 31.03.1993; опубликовано 10.10.1996 г).
Недостатком такого устройства является отсутствие доступа к сварному шву после установки устройства на трубе, что для трубопроводов энергетических систем, работающих в условиях высоких давлений и температур теплоносителя, является недопустимым, так как становится невозможным контроль сварных соединений в процессе эксплуатации трубопровода.
Известно также устройство для ограничения утечки при разрыве трубопровода, содержащее два элемента крепления - стягивающие хомуты, установленные на трубопроводе соответственно по обеим сторонам защищаемого сечения трубопровода и соединенные непосредственно друг с другом с помощью соединительных средств, включающих элементы, обладающие аксиальной эластичностью, обеспечивающие свободное аксиальное расширение трубы, при этом каждый хомут содержит средства аксиального закрепления на трубопроводе, например, зацепами в виде буртика на поверхности трубопровода и заплечика на поверхности одного из хомутов, или в виде тороидальных прутков, уложенных в кольцевые канавки на поверхности трубопровода и хомута, и состоит из двух полухомутов, соединенных вместе и имеющих участок взаимного раструбного соединения, обеспечивающий центровку, препятствующую смещению трубопровода по оси в случае разрыва указанного сечения, и по крайней мере в одном из двух хомутов проделаны вентиляционные каналы. (Описание к патенту РФ №2050499, F16L 55/18, по заявке №5001550/29 от 12.09.1991 г., опубликовано 20.12.1995 г.).
Недостатком такого устройства является необходимость крепления хомутов на трубопроводе посредством элементов, требующих значительной доработки поверхности трубопровода. Кроме того, выполнение центрирующих элементов в виде взаимного раструбного соединения, препятствующего смещению трубопровода по оси в случае разрыва защищаемого сварного соединения, не обеспечивает достаточной надежности конструкции на трубопроводах высокого давления.
Известен также ограничитель разрыва монтажного шва трубопровода, используемый в составе узла герметизации проходки трубопровода через защитные оболочки (описание к патенту РФ №2338949, F16L 5/00, по заявке №2007111444/06 от 28.03.2007, опубликовано: 20.11.2008 г). Ограничитель разрыва монтажного шва выполнен в виде втулки с фланцем, посредством которого ограничитель разрыва смонтирован на торцевой поверхности переходного фланца, закрепленного на поверхности проходки. Втулка закрывает монтажный шов трубопровода и кольцевым торцом упирается в установочный элемент, смонтированный на трубопроводе и выполненный в виде кольца или в виде радиальных ребер, смонтированных на трубопроводе. В стенке ограничителя разрыва выполнено, по крайней мере, одно отверстие для стравливания избыточного давления в случае частичного нарушения целостности монтажного шва трубопровода проходки.
Основным недостатком такого ограничителя разрыва трубопровода является возможность монтажа его только на элементах герметичной проходки с предусмотренным дополнительным фланцем для подсоединения фланца втулки, что сужает область его использования.
Наиболее близким по назначению, технической сущности и достигаемому результату к данной полезной модели является ограничитель разрыва монтажного шва трубопровода (описание к патенту РФ на полезную модель №193982, F16L 57/02, по заявке №2019121833 от 09.07.2019, опубликовано: 22.11.2019 г.), включающий смонтированную над монтажным сварным швом трубопровода цилиндрическую втулку, контактирующую с поверхностью трубопровода посредством установочных элементов, а торцевыми фланцами взаимодействующую с приваренными к поверхности трубопровода упорами в виде радиальных ребер, при этом втулка выполнена составной из двух полуцилиндров, снабженных продольными взаимно ориентированными фланцами, стянутыми резьбовыми соединениями, а установочные элементы втулки выполнены в виде приваренных к внутренней поверхности полуцилиндров радиальных ребер, торцевые фланцы полуцилиндров втулки размещены на поверхности трубопровода с зазорами относительно поверхности последнего и относительно радиальных упоров.
Недостатком такого решения является отсутствие возможности использования такого ограничителя при соединении сварным швом трубопровода и патрубка большего диаметра, например, патрубка парогенератора атомной электростанции.
Раскрытие полезной модели
Задачей настоящей полезной модели является разработка ограничителя разрывов трубопроводов, обеспечивающих безопасность соединения трубопровода и патрубка большего диаметра при разрыве сварного шва.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение безопасности сварных соединений трубопроводов и патрубков большего диаметра.
Технический результат достигается тем, что в известном ограничителе разрыва трубопровода, присоединенном с помощью сварного шва к патрубку и включающем смонтированную над сварным швом трубопровода втулку, выполненную из двух симметричных половин, снабженных продольными взаимно ориентированными фланцами, стянутыми резьбовыми соединениями, а торцевыми фланцами взаимодействующую с установочными элементами, приваренными к трубопроводу, втулка выполнена с переменным диаметром и дополнительно взаимодействует с установочными элементами, приваренными к внешней поверхности патрубка.
Предпочтительно снабдить установочные элементы, приваренные к патрубку, дополнительным вертикальным выступом в боковой проекции.
Целесообразно выполнить установочные элементы в виде сплошных колец, опоясывающих трубопровод и патрубок.
Рекомендуется выполнить установочные элементы в виде радиальных ребер, приваренных к трубопроводу и патрубку.
Рационально снабдить ограничитель разрыва трубопроводов отверстием для выхода среды.
Краткое описание фигур чертежей
На фиг. 1 представлен ограничитель разрыва трубопроводов в предпочтительном варианте изобретения, установленный над сварным швом трубопровода и патрубка в осевом разрезе.
На фиг. 2 представлен общий вид ограничителя разрыва трубопроводов, установленного над сварным швом трубопровода и патрубка.
На фиг. 3 представлен общий вид трубопровода и патрубка, соединенных сварным швом, с приваренными к ним установочными элементами в предпочтительном варианте со снятой втулкой ограничителя разрыва.
Ограничитель разрыва трубопроводов содержит втулку 1, установленную над сварным швом 6 трубопровода 4 и патрубка 5 и закрепленную своими торцевыми фланцами за установочные элементы 2 патрубка и установочные элементы 3 трубопровода. Установочные элементы 2 и 3 выполнены в предпочтительном варианте в виде отдельных элементов, привариваемых с внешней стороны к трубопроводу и патрубку. В ином варианте осуществления полезной модели установочные элементы 2 и 3 могут быть выполнены в виде сплошных колец такого же профиля, опоясывающих трубопровод и патрубок. В обоих случаях втулка 1, выполненная в виде двух симметричных половин, фиксируется на установочных элементах 2 и 3. Выполнение установочного элемента 2 патрубка с дополнительным вертикальным выступом в боковой проекции, согласно проведенным заявителем расчетам, обеспечивает максимальную прочность крепления торца втулки 1 к установочному элементу 2, учитывая переменный диаметр втулки.
Осуществление полезной модели
Монтаж ограничителя разрыва трубопроводов осуществляется следующим способом. К трубопроводу в зоне сварного шва приваривают установочные элементы 3, на патрубок в зоне сварного шва приваривают установочные элементы 2. После этого две половины втулки 1 устанавливают так, чтобы ее торцевые фланцы были зафиксированы на установочных элементах 2 и 3, затем продольные фланцы втулки 1 стягивают резьбовыми соединениями. Смонтированная конструкция обеспечивает надежное крепление трубопровода к патрубку в случае разрушения сварного шва, при этом выполнение втулки ограничителя разрыва с отверстием в одном из вариантов полезной модели позволяет обеспечить снижение давления внутри ограничителя разрыва в случае аварии, что дополнительно повышает безопасность его использования.
В одном из вариантов полезной модели установочные элементы 2 и 3 могут быть выполнены в виде сплошных колец, опоясывающих трубопровод и патрубок. В этом случае монтаж ограничителя разрывов трубопроводов производится аналогичным способом. При выполнение установочных элементов 2 с дополнительным вертикальным выступом в боковой проекции обеспечивает максимально прочное крепление торца втулки 1 к установочному элементу 2.
Промышленная применимость
Ограничитель разрыва трубопроводов позволяет предотвратить негативные последствия разрыва сварного шва трубопровода и патрубка и может быть применен в различных отраслях хозяйства.