РАСПОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАШИНЫ БЕЗОГНЕВОЙ РЕЗКИ ДЕФЕКТНОГО УЧАСТКА РЕМОНТИРУЕМОГО ТРУБОПРОВОДА

Распорное устройство для машины безогневой резки дефектного участка ремонтируемого трубопровода
Устройство относится к области трубопроводного транспорта, а именно к приспособлениям для машин безогневой резки труб.
Распорное устройство применяется при ремонте магистрального нефтепровода, а конкретно при вырезке дефектных участков трубопровода при помощи машин для безогневой резки труб.
Из уровня техники известен способ замены дефектного участка трубопровода (патент на изобретение RU 2516084 С1, опубл. 20.05.2014, МПК: F16L 1/024), при котором по концам вырезаемого дефектного участка трубопровода монтируют машины для безогневой резки труб. Вырезаемый дефектный участок трубопровода фиксируют посредством грузоподъемного устройства. Затем осуществляют резание трубопровода одновременно с двух концов дефектного участка машинами для резки. В процессе резания трубопровода в формируемые надрезы вбивают клинья из искробезопасного материала. Это обеспечивает безопасность резания без защемления режущего инструмента (фрезы), а также повышает скорость и качество резания.
Недостатком способа в отношении применения клиньев для исключения защемления режущего инструмента является то, что не достигается гарантированная фиксация клиньев в надрезе, создаваемом фрезой в процессе резания трубы. При вибрации и деформациях, неизбежно возникающих в процессе резания трубопровода, происходит выпадение клиньев, что не обеспечивает необходимый зазор между трубами и может вызвать защемление или поломку режущего инструмента по окончании реза, так как разрезаемый трубопровод находится под воздействием значительных механических напряжений.
Известны также клинья для зазоров «SPACING WEDGES» (см. интернет-ссылку http://intratool.com/upload/iblock/225/mathey_dearman2014.pdf, дата обращения - 27.06.2016). Клинья фирмы «Mathey Dearman» сделаны из очень прочных материалов, не гнутся. Благодаря эластичной верхней части клиньев они не ломаются. Клинья используются для установки точного зазора между трубами для сварки. Для этого следует соединить два торца трубы/трубной детали вместе, установить и зафиксировать цепной центратор и с помощью клиньев Spacing Wedge отрегулировать зазор.
Клинья можно использовать также при вырезке дефектных участков трубопровода при помощи машин для безогневой резки труб. В образующуюся в процессе резки машиной прорезь вставляется клин, который обеспечивается необходимый зазор между находящимися под напряжением трубами, что обеспечивает сохранность режущего инструмента по окончании реза.
Недостатком клиньев для зазоров "Spacing Wedges" при применении для исключения защемления режущего инструмента является то, что не достигается их гарантированная фиксация в надрезе, создаваемом фрезой в процессе резания трубы, не обеспечивается необходимый зазор между трубами. Это может привести к защемлению или поломке режущего инструмента по окончании реза. Кроме того, существует опасность возгорания нефтяных паров, присутствующих в ремонтируемом трубопроводе, так как клинья выполнены не из искробезопасного материала.
Клинья для зазоров «SPACING WEDGES», как и клинья, упомянутые в патенте на изобретение RU 2516084 С1 без описания конкретных конструктивных особенностей, являются аналогами заявляемой полезной модели. Прототип предлагаемого технического решения не выявлен.
Техническая проблема, на решение которой направлена полезная модель, заключается в разработке распорного устройства, обеспечивающего технологический процесс вырезки дефектных участков трубопровода при помощи машин для безогневой резки труб.
Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в обеспечении зазора между находящимися под механическим напряжением трубами для предохранения от защемления и поломки режущего инструмента по окончании реза дефектного участка трубопровода.
Технический результат достигается за счет распорного устройства для машины безогневой резки дефектного участка ремонтируемого трубопровода, причем распорное устройство содержит корпус, в основании которого закреплен магнит, обеспечивающий его сцепление с трубопроводом в процессе вырезки дефектных участков, клин, шатун, соединенный посредством оси с корпусом одним концом, а другим концом - с клином, и рукоятку для снятия распорного устройства, при этом на оси шатуна, расположенной в корпусе, установлена пружина кручения с обеспечением прижатия и фиксации клина в прорези ремонтируемого трубопровода, причем корпус и шатун выполнены из немагнитного материала, а клин - из искробезопасного материала.
Кроме того, указанный технический результат достигается в частных случаях реализации полезной модели за счет того, что:
- в качестве магнита использован неодимовый магнит, обеспечивающий силу сцепления с трубопроводом не менее 137 Н в диапазоне температур от минус 40°С до плюс 80°С;
- пружина кручения выполнена из стальной проволоки марок 51ХФА, 60С2А, 65С2ВА, 70СЗА с правым направлением навивки, числом рабочих витков 5,11 и в рабочем положении на трубопроводе оказывающая силовое воздействие на шатун моментом, равном не менее 0,75 Нм;
- клин выполнен призматической формы с двумя рабочими поверхностями, сходящимися под углом 28°, с толщиной притупления кромки клина 1мм;
- в качестве немагнитного материала корпуса и шатуна использован алюминий;
- клин выполнен из алюминия или бронзы;
- рукоятка выполнена Т-образной.
Осуществление полезной модели раскрывается с помощью фиг. 1 и 2. На фиг. 1 показан главный вид устройства распорного (изометрическая проекция), а на фиг. 2 - пример установки устройства распорного на трубопроводе.
На фигурах обозначено:
1 - корпус;
2 - магнит;
3 - шатун;
4 - ось шатуна;
5 - ось клина;
6 - клин;
7 - пружина кручения;
8 - трубопровод.
Устройство распорное (фиг. 1) состоит из корпуса 1, изготавливаемого из алюминиевого листового проката толщиной 4 мм путем вырезки на установке гидроабразивной или лазерной резки и последующего придания формы путем гибки на листогибочном станке. Корпус 1 имеет Т-образную рукоятку, облегчающую снятие примагниченного устройства с поверхности трубопровода 8.
В основании корпуса 1 находится магнит 2, который обеспечивает сцепление устройства с трубопроводом 8 в процессе вырезки дефектных участков трубопровода.
В качестве магнита применен неодимовый магнит с мощностью намагничивания, обеспечивающей силу сцепления (усилие на отрыв) с трубопроводом 8 не менее 137 Н в диапазоне температур от минус 40°С до плюс 80°С.
Магнит 2 закреплен на корпусе 1 с помощью резьбового соединения (на фигурах не показано). На корпусе 1 базируется шатун 3 с помощью оси шатуна 4. На конце шатуна 3 через ось клина 5 крепится клин 6, который вставляется в разрез трубопровода 8. Шатун 3 одним концом соединен осью шатуна 4 с корпусом 1, а другим концом соединен осью клина 5 с клином 6.
Шатун выполнен из немагнитного материала, в частности алюминия. Выполнение корпуса и шатуна из немагнитного материала обусловлена необходимостью обеспечения нормальной установки клина в прорези трубопровода.
Клин 5 изготавливается из искробезопасного материала, в частности, из алюминия или бронзы. Клин призматической формы имеет две рабочие поверхности, сходящиеся под углом 28°. Толщина притупления кромки клина 6 составляет 1мм. Такая конфигурация обеспечивает нужный зазор, необходимый для обеспечения несмыкания торцов трубы трубопровода 8 при резке.
На оси шатуна 4 находится пружина кручения 7, один конец которой давит на шатун 3, а второй конец упирается в корпус 1. Пружина кручения 7 имеет правое направление навивки, число рабочих витков 5,11 и в рабочем положении на трубопроводе оказывает силовое воздействие на шатун моментом, равном не менее 0,75 Нм. Пружина изготавливается из стальной проволоки марок 51ХФА, 60С2А, 65С2ВА, 70СЗА.
Работа устройства
Устройство распорное применяется при ремонте магистрального нефтепровода при вырезке дефектных участков трубопровода при помощи машин для безогневой резки труб. В образующуюся в процессе резки машиной прорезь вставляется клин 6, выполненный из искробезопасного материала. Ширина прорези обычно составляет не менее 4 мм, поэтому клин, имеющий толщину притупления кромки 1 мм и угол схождения 28°, свободно без усилий входит в зазор.
На разрезаемую трубу трубопровода 8 устанавливается корпус 1 с магнитом 2. За счет действия пружины кручения 7, установленной на оси шатуна 4, через шатун 3 усилие передается на клин 6, который удерживается в прорези при изменении зазора. Таким образом, обеспечивается прижатие через шатун 3 клина 6 и его фиксация в прорези, формируемой при резке трубопровода 8.
Возможность проворачивания клина 6 на оси 5 клина предотвращает повреждение устройства при вибрации и деформациях, сопровождающих процессе резания трубопровода 8.
Для предотвращения защемления режущего диска фрезы при резке труб, вызванного освобождением напряжений в трубе, необходимо устанавливать несколько устройств распорных в надрез через каждые 250-300 мм на расстоянии от 50 до 60 мм от режущего инструмента. Фрагмент установки устройств распорных приведен на фиг. 2. По окончании реза устройство распорное, используя Т-образную рукоятку корпуса 1, снимается с трубопровода 8.
Полезная модель обеспечивает зазор между находящимися под механическим напряжением трубами, что необходимо для предохранения от защемления и поломки режущего инструмента по окончании реза дефектного участка трубопровода.