ОГРАНИЧИТЕЛЬ РАЗРЫВОВ ТРУБОПРОВОДА

Заявляемый в качестве полезной модели ограничитель разрывов трубопроводов относится к приспособлениям, применяемым для предотвращения последствий разрывов энергетических трубопроводов в зоне монтажных швов, где теоретически возможны «постулируемые» разрывы, последствиями которых на трубопроводах первого и второго контура атомных электростанций могут быть "хлыстовые" движения концов трубопровода, воздействие реактивной струи на окружающие конструкции и оборудование, рост давления в помещениях энергетических установок, в частности: в зонах сварных швов при соединении трубопроводов с элементами проходок сквозь стены и перегородки, в местах соединения с фасонными элементами трубопроводов и в местах крепления его на неподвижных опорах трубопроводов.
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 по заявке №93016381/06, Мкл. от 31.03.1993; опубликовано 10.10.1996 г).
Недостатком известного 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, т.к. 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 по кл. F16L 55/18 по заявке №5001550/29 от 12.09.1991 г., опубликовано 20.12.1995 г.).
Недостатком данного устройства является необходимость крепления хомутов на трубопроводе посредством элементов, требующих значительной доработки поверхности трубопровода. Изготовление буртиков для установки зацепов хомутов или канавок для укладки прутков не допускается на трубопроводах энергетических систем, т.к. может привести к дополнительному ослаблению 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, а наличие вентиляционных каналов в хомутах ослабляет их конструкцию и может послужить каналами для формирования вторичных реактивных струй при разрыве трубопровода.
Наиболее близким по назначению, технической сущности и достигаемому результату к заявляемой в качестве полезной модели конструкции ограничителя разрыва трубопроводов является ограничитель разрыва монтажного шва трубопровода, используемый в составе узла герметизации проходки трубопровода через защитные оболочки (Описание к патенту РФ №2338949, М. Кл. 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 известного ограничителя разрывов трубопровода является возможность монтажа его только на элементах герметичной проходки с предусмотренным дополнительным фланцем для подсоединения фланца втулки, что сужает область его использования. Невозможно использование указанного ограничителя для защиты сварных швов ответственных трубопроводов в местах удаленного от герметичной проходки присоединения трубопровода, например, в местах соединения с фасонными элементами трубопроводов и в местах крепления его на неподвижных опорах трубопроводов. Кроме того, выполнение во втулке отверстий для стравливания избыточного давления в случае частичного нарушения целостности монтажного шва трубопровода может привести к формированию вторичных реактивных струй.
Технической задачей, решаемой заявляемым в качестве полезной модели ограничителем разрывов трубопроводов является упрощение технологии установки его на действующих и строящихся трубопроводах в местах «постулируемых» разрывов, минимизация последствий разрывов при повышении надежности конструкции и расширение области применения.
Техническим результатом использования указанной полезной модели является упрощение технологии установки устройства на поверхностях трубопроводов в зонах монтажных швов, удаленных от герметичных проходок, и повышение надежности элементов, обеспечивающих осевую и радиальную фиксацию трубопровода в зоне сечения «постулируемого» разрыва, за счет упрощения элементов конструкции.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в ограничителе разрывов трубопроводов, содержащем смонтированную над монтажным 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, согласно полезной модели, 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, при этом торцевые фланцы полуцилиндров втулки размещены на поверхности трубопровода с определенными тепловым расширением трубопровода зазорами относительно поверхности последнего и относительно радиальных упоров, кроме того взаимное ориентирование продольных фланцев полуцилиндров осуществлено, например, шпоночным соединением, выполненным на их контактирующей поверхности.
Выполнение защитного элемента - цилиндрической втулки - составной в виде двух полуцилиндров с продольными фланцами, стянутыми резьбовыми соединениями, и с торцевыми фланцами, взаимодействующими с радиальными упорами на поверхности трубопровода, расширяют возможность использования ограничителя разрывов трубопровода над монтажными сварными швами последнего в самых различных зонах, не требуя дополнительных закрепляющих элементов. Снабжение полуцилиндров втулки установочными элементами в виде приваренных к их внутренней поверхности радиальных ребер и взаимное ориентирование продольных фланцев полуцилиндров обеспечивают соосность составных элементов ограничителя разрывов и защищаемого трубопровода, что упрощает технологию сборки устройства и повышает надежность конструкции. При этом соединение полуцилиндров втулки продольными фланцами увеличивают продольную и поперечную жесткость конструкции ограничителя разрывов, обеспечивая осевую и радиальную фиксацию трубопровода.
Кроме того, выполнение всех элементов ограничителя перемещений трубопровода в виде простых по форме деталей, упрощает технологию их сборки на поверхности действующих и строящихся трубопроводов.
Отличительные признаки заявляемого ограничителя разрывов трубопровода обеспечивают упрощение технологии установки его на действующих и строящихся трубопроводах в местах соединения с вспомогательными трубопроводными элементами и минимизацию последствий разрывов, повышают надежность конструкции и расширяют область применения.
Пример выполнения ограничителя разрывов трубопровода поясняется эскизом.
На Фиг. 1 представлен ограничитель разрывов трубопровода в аксонометрии.
На фиг 2 изображен продольный разрез ограничителя, установленного на сварном шве.
На фиг. 3 приведен поперечный разре3 ограничителя разрывов трубопровода.
Ограничитель разрывов трубопровода 1 содержит цилиндрическую втулку, состоящую из полуцилиндров 2, установленных над монтажным сварным швом 3 трубопровода.
С обеих сторон от монтажного сварного шва 3 на поверхности трубопровода приварены упоры 4 в виде радиальных ребер. Полуцилиндры 2 снабжены приваренными к внутренней поверхности установочными элементами 5 в виде радиальных ребер, продольными фланцами 6, стянутыми резьбовыми соединениями 7, и торцевыми фланцами 8, размещенными с зазорами 9 за упорами 4 (размер которых задается при конструировании и определяется тепловым линейным расширением трубопровода) и зазорами 9' между фланцами 8 и поверхностью трубопровода. Продольные фланцы 6 полуцилиндров 2 ориентированы относительно друг друга шпонкой 10, проложенной в пазах 11, выполненных на контактирующих поверхностях фланцев 6.
Установка ограничителя разрывов трубопровода производится в следующей последовательности.
На поверхности трубопровода 1 на расстоянии от защищаемого сварного шва 3 не меньшем четверти диаметра трубопровода (зона «постулируемого» разрыва), устанавливаются и закрепляются упоры 4. Полуцилиндры 2 посредством установочных элементов 5 устанавливаются на поверхности трубопровода 1 с образованием зазоров 9 между упорами 4 и торцевыми фланцами 8, в пазы 11 продольных фланцев 6 помещается шпонка 10, и продольные фланцы 6 стягиваются резьбовыми соединениями 7.
При эксплуатации трубопровода в условиях повышенных температур происходит продольное расширение последнего, исключающее зазоры 9 между торцевыми фланцами 8 и упорами 4, нагрузка от которых передается на элементы конструкции ограничителя разрывов, который усиливает сварное соединение.
Установка ограничителя разрывов трубопровода, благодаря простоте конструкции и упрощенной технологии монтажа, обеспечивает возможность его использования в местах соединения технологического трубопровода с патрубками энергетического оборудования или с элементами проходок сквозь стены и перегородки, в местах соединения с фасонными элементами трубопроводов, таких как сгоны, тройники, и в местах крепления его на неподвижных опорах трубопроводов.
Таким образом, использование ограничителей разрывов позволит упрочнить трубопроводы энергетических объектов в местах теоретически возможных разрывов, последствиями которых могут быть "хлыстовые" движения концов трубопровода, воздействие реактивной струи на окружающие конструкции и оборудование.
Использование ограничителя разрывов трубопровода позволит повысить безопасность действующих и строящихся трубопроводных систем энергетических объектов.