УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВНУТРЕННЕЙ ЧАСТИ СВАРНОГО ШВА ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к области строительства трубопроводов, а именно к средствам защиты внутреннего сварного шва трубопроводов с внутренним антикоррозионным покрытием.
Из уровня техники известны следующие решения.
Так из описания к патенту РФ № 179623 (опубликован 21.05.2018 г.) известно устройство для защиты сварного шва трубопровода, которое содержит втулку с термозащитным покрытием, установленные на внешней поверхности втулки, упруго-эластичные манжеты снабженные лепестками.
За наиболее близкий аналог к патентуемому решению принята конструкция втулки защиты внутреннего сварного шва трубопровода с антикоррозионным покрытием, которая выполнена из листового проката и содержит огнеупорную изоляцию, упорную поверхность, сетку, лепестки (см. патент РФ № 2620473, опубликован 25.05.2017 г.).
Недостатками известных решений и наиболее близкого аналога является выполнение втулки металлической, и, как следствие, повышение материалоемкости, большой вес, небольшой срок службы из-за недостаточно прочного покрытия на поверхности втулки, сложность и замедление монтажа, повышенная подверженность коррозии, недостаточная защита зоны сварного шва из-за расположения лепестков только на торцах устройства. Также одним из главных недостатков известных решений является применение для монтажа специальных герметизирующих материалов – мастик и её нанесение при монтаже. Герметизирующие мастики в течение непродолжительного времени после монтажа разрушаются и агрессивные среды транспортирующиеся по трубопроводу проникают к незащищенному от коррозии сварному шву, тем самым снижая эффективность и долговечность защиты.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является устранение указанных недостатков, расширение арсенала технических средств, повышение срока службы, расширение эксплуатационных характеристик и функциональных возможностей устройства, а выполнение монолитной конструкции втулки с гибкими лепестками и их расположение обеспечивает постоянство технических характеристик устройства для защиты на всем протяжении срока эксплуатации трубопровода с внутренним антикоррозионным покрытием.
Техническим результатом патентуемого решения является повышение долговечности устройства при эксплуатации, и, как следствие, эксплуатационных характеристик, которые также достигаются за счёт расположения и высоты гибких лепестков.
Технический результат достигается за счет использования устройства для защиты внутренней части сварного шва трубопровода, которое содержит втулку с гибкими лепестками, выполненную из полимерного материала, упоры и кольцо, расположенные на внешней поверхности втулки в зоне термического воздействия при сварке, при этом между кольцом и упорами расположен слой теплоизоляции, а гибкие лепестки расположены на внешней поверхности втулки с двух противоположных сторон симметрично относительно поперечной оси и выполнены переменной высоты, увеличивающейся в направлении от края втулки до поперечной оси.
Выполнение втулки с лепестками из полимерного материала в виде монолитной конструкции существенно уменьшает риск внешних агрессивных воздействий, например, коррозии на устройство для защиты внутренней части сварного шва трубопровода (далее устройство для защиты), что, соответственно, повысит долговечность работы устройства и эксплуатационные характеристики также за счёт простоты в изготовлении и монтаже.
Применение кольца и слоя теплоизоляции исключает риск термической деструкции устройства для защиты при воздействии сварочной дуги, что в свою очередь повышает долговечность устройства при эксплуатации.
Применение упоров позволяет жестко фиксировать устройство для защиты симметрично относительно сварного стыка при монтаже без применения дополнительных устройств и средств измерения, что уменьшает непосредственный контакт устройства для защиты со стенками трубопровода с внутренним антикоррозионным покрытием и повышает долговечность устройства при эксплуатации. В частности, упоры выполнены прямоугольной, трапециевидной или округлой формы.
Благодаря расположению гибких лепестков на внешней поверхности втулки с двух противоположных сторон симметрично относительно поперечной оси, и выполнению их переменной высоты, увеличивающейся в направлении от края втулки до поперечной оси - исключается риск проникновения агрессивной среды в межтрубное пространство, что повышает эксплуатационные характеристики устройства, и, как следствие, повышает долговечность устройства при эксплуатации.
В частности, использование в качестве слоя теплоизоляции базальтовой или керамической ленты дополнительно позволяет избежать термического разрушения устройства и повысить долговечность устройства при эксплуатации, т.к. данный материал имеет большую теплостойкость.
В частности, в качестве полимерного материала использованы полиэтилен или полипропилен, что дополнительно способствует повышению долговечности устройства.
В частности, кольцо и упоры выполнены из листового материала, который характеризуется длительным сроком хранения и сохраняет свои свойства вне зависимости от температуры окружающей среды, что повышает долговечность устройства.
Далее решение поясняется ссылкой на фигуры, на которых изображено следующее.
На фиг. 1 – общий вид устройства для защиты внутренней части сварного шва трубопровода (в разрезе);
На фиг. 2 – вид положения устройства в трубе со сложенными гибкими лепестками.
На фиг.  3 – вид устройства с обозначением длины зоны гибких лепестков относительно длины устройства.
Согласно фигурам, устройство для защиты содержит втулку 1 с гибкими лепестками 2, выполненную из полимерного материала и в виде монолитной конструкции, т.е. представляет собой нераздельную конструкцию, что упрощает её изготовление, монтаж и эксплуатацию без применения дополнительных средств. Благодаря выполнению из полимерного материала, в качестве которого может быть использованы полиэтилен или полипропилен, по сравнению с втулками, выполненными металлическими, устройству будут присущи: высокие прочность, эластичность и износостойкость, хорошие антифрикционные свойства и химическая стойкость, неподверженность коррозии, что в итоге существенно повышает долговечность устройства при эксплуатации. Вдоль поперечной оси симметрии втулки, в зоне термического воздействия при сварке, расположены упоры 3, которые позволяют жестко фиксировать устройство для защиты симметрично относительно сварного стыка при монтаже без применения дополнительных устройств и средств измерения, что позволяет сформировать равноценную защиту от контакта с перекачиваемой средой с обеих сторон сварного стыка и существенно упростить и ускорить процесс монтажа устройства для защиты на трубопроводе с внутренним антикоррозионным покрытием.
Слой теплоизоляции 4 и кольцо 5, которое может быть выполнено металлическим, расположены в центральной части втулки 1 на внешней поверхности, в зоне термического воздействия и позволяют защитить от термической деструкции устройство при сварке. В качестве слоя теплоизоляции 4 может быть использованы базальтовая или керамическая лента, что дополнительно позволяет избежать термического разрушения устройства и повысить долговечность устройства при эксплуатации, т.к. данный материал имеет большую теплостойкость.
На внешней поверхности втулки 1 с двух противоположных сторон симметрично относительно поперечной оси, расположены гибкие лепестки 2, которые при запрессовке в трубу сдавливаются и препятствуют проникновению агрессивной среды в межтрубное пространство. Выполнение гибких лепестков 2 переменной высоты, увеличивающейся в направлении от края втулки до поперечной оси, приводит к более надежной защите в зоне сварного шва от контакта с агрессивной перекачиваемой средой, которая больше подвержена внешним воздействиям. Гибкие лепестки 2 расположены ступенчатыми полосами от края втулки 1 до её центральной части, при этом каждая из полос содержит несколько рядов гибких лепестков 2 одинаковой высоты. В частности, чтобы дополнительно повысить долговечность работы устройства, длина зоны с гибкими лепестками L1 может составлять L1=L(0,2-0,45), где L длина втулки (см. фиг. 3), и в случае уменьшения длины L1 и выхода за указанный диапазон - увеличится риск проникновения к сварному шву транспортируемых по трубопроводу сред, а в случае увеличения длины L1 – гибкие лепестки 2 будут близко располагаться к зоне воздействия высокой температуры сварочной дуги, что может привести к их повреждению. Переменная высота гибких лепестков 2 позволяет перекрыть поле допусков на диаметр трубы и тем самым также обеспечить надёжную защиту, что повысит эксплуатационные характеристики устройства. Также количество гибких лепестков 2 в каждой полосе может быть разным в зависимости от высоты – чем больше высота, тем большее количество гибких лепестков 2, что дополнительно позволит обеспечить надёжную защиту.
Максимальная и минимальная высота лепестков рассчитывается исходя из допусков на диаметр труб по ГОСТ или ТУ и при  установке гибкие лепестки 2 гарантированно перекрывают диапазон допусков на диаметр труб. Например, внутренний диаметр горячекатаной трубы Ø114х5 лежит в диапазоне 101.61-106.64 мм. Таким образом, для гарантированного перекрытия данного диапазона диаметры втулки по лепесткам и с учетом их последующей деформации при монтаже составят Ø103, Ø106 и Ø109 мм., а высота относительно тела втулки соответственно 1.5, 3 и 4.5 мм. Большее количество лепестков максимальной высоты относительно количества лепестков меньшей высоты также определяется исходя из необходимости более надежного перекрытия максимальных по допуску внутренних диаметров труб.
Устройство для защиты работает следующим образом.
Полимерную втулку 1 с гибкими лепестками 2 вводят на половину ее длины в одну из стыкуемых труб, другая часть втулки, соответственно вводится во вторую трубу. Втулку 1 фиксируют с помощью электродуговой сварки по упорам 3. В процессе установки гибкие лепестки 2 плотно прилегают к поверхности трубы, сгибаются и препятствуют проникновению агрессивной среды в межтрубное пространство. Таким образом, повышается долговечность устройства при эксплуатации, и, как следствие, эксплуатационные характеристики, которые также достигаются за счёт расположения и высоты гибких лепестков.
Основными преимуществами предложенного решения являются снижение веса конструкции, увеличение химической стойкости к любым агрессивным средам, уменьшению абразивного износа поверхности втулки и упрощению технологии монтажа, за счет отсутствия необходимости применения отдельных герметизирующих материалов.
Благодаря совокупности всех конструкционных решений увеличивается срок службы устройства при эксплуатации.