УСТАНОВКА ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ИСПЫТАНИЯ ТРУБ С РЕЗЬБОВЫМИ КОНЦАМИ И ОПРЕССОВОЧНАЯ ЗАГЛУШКА ДЛЯ НИППЕЛЬНОГО КОНЦА ТРУБЫ
UNIT FOR WATER TESTING PIPES WITH THREADED ENDS AND PRESSURE PLUG FOR PIN-PIPE END

Изобретения относятся к устройствам для испытания труб на прочность и герметичность и могут быть использованы для испытания внутренним гидростатическим давлением, в частности, нарезных труб нефтяного сортамента с навинченными муфтами.
Известен стенд для гидравлического испытания труб, включающий жесткую раму, в которой на направляющих размещена испытуемая труба, подвижный в продольном направлении и фиксируемый герметизирующие узлы цепной привод подвижного герметизирующего узла и механизм загрузки и фиксации трубы в процессе испытания (патент РФ №728009, G01M 3/02). Данный стенд характеризуется недостаточной надежностью и большой металлоемкостью, которая обусловлена выбранной схемой замыкания на раму больших продольных усилий, возникающих в полости трубы в процессе гидравлических испытаний.
Известно также устройство для гидравлического испытания насосно-компрессорных труб, содержащее раму со стойкой и опорами, механизмы поперечной загрузки и выгрузки труб с приемно-опорными роликами, сменную технологическую пару соосных герметизирующих узлов для открытых концов трубы, включающую подвижный герметизирующий узел, установленный на перемещаемой по направляющим вдоль рамы каретке, и установленный встречно неподвижный в продольном направлении герметизирующий узел, связанный с системой подачи опрессовочной жидкости (патент РФ №2192627, G01M 3/08). Данное устройство обеспечивает имитацию воздействия на испытуемую трубу реальных продольно-растягивающих гидравлических нагрузок. Однако наличие большого количества узлов и механизмов, необходимых для совершения полного цикла испытаний, а также используемая здесь конструкция подвижного герметизирующего узла (опрессовочной заглушки) приводят к снижению надежности и эксплуатационного ресурса этого устройства.
Наиболее близкими к заявляемой группе изобретений по совокупности существенных признаков являются установка для гидравлического испытания нарезных труб нефтяного сортамента и используемая в ней опрессовочная заглушка для ниппельного конца трубы (патент РФ на полезную модель №58217, МПК G01M 3/08). Указанная установка содержит раму с опорами, механизмы перемещения труб, опрессовочную заглушку для ниппельного конца трубы, размещенную на перемещаемой по направляющим каретке, и установленную встречно неподвижную в продольном направлении опрессовочную головку для муфтового конца трубы, снабженную узлом фиксации этого конца и связанную с системой подачи опрессовочной жидкости. Опрессовочная заглушка для ниппельного конца испытуемой трубы включает корпус и размещенные в нем эластичную манжету, герметизирующую полость трубы и разжимные кулачки, резьбовая поверхность которых, контактирующая с внешней поверхностью трубы, выполнена соответствующей резьбе ниппеля. Данные устройства также имеют достаточно большую металлоемкость, обусловленную наличием рамной конструкции, а также направляющих и каретки для перемещения опрессовочной заглушки. Кроме того, разжимные кулачки опрессовочной заглушки в процессе работы могут повреждать резьбу ниппельного конца испытуемой трубы, что снижает надежность устройства и обуславливает необходимость постоянного контроля в процессе работы совпадения профиля резьбы кулачков и ниппеля.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является снижение их металлоемкости, повышение надежности и эксплуатационного ресурса.
Поставленная задача решается путем того, что в установке для гидравлического испытания труб с резьбовыми концами, включающей механизм перемещения испытуемой трубы, неподвижную в продольном направлении опрессовочную головку, связанную с системой подачи опрессовочной жидкости и снабженную узлом фиксации в ней муфтового конца трубы, подвижную опрессовочную заглушку и узел крепления ее на ниппельном конце трубы, в отличие от прототипа механизм перемещения выполнен в виде приводного рольганга продольного перемещения испытуемой трубы, узел крепления опрессовочной заглушки установлен на стойке встречно опрессовочной головке, при этом опрессовочная заглушка в исходном состоянии размещена в узле крепления, а ее внешний диаметр не превышает внешнего диаметра муфтового конца трубы.
Поставленная задача решается также за счет того, что в опрессовочной заглушке для ниппельного конца трубы, включающей корпус и размещенную в нем эластичную манжету, герметизирующую полость испытуемой трубы, в отличие от прототипа корпус выполнен в виде гайки-пробки с резьбой, соответствующей резьбе ниппеля, в безрезьбовой части которой со стороны внутренней поверхности имеются отверстия для сообщения с полостью испытуемой трубы, эластичная манжета выполнена в виде диаметрально расширяющегося под внешним воздействием стакана с массивным основанием и внутренними заплечиками на противоположной от основания стороне и размещена в резьбовой части корпуса с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности испытуемой трубы. В корпусе установлен подвижный в продольном направлении шток, снабженный взаимодействующим с заплечиками манжеты наконечником и имеющий отверстие для сообщения полости трубы с полостью манжеты.
Технический результат, достигаемый при осуществлении заявляемой группы изобретений, заключается в следующем. Использование силовой схемы нагружения, которая обеспечивает замыкание продольных усилий, возникающих в процессе гидравлических испытаний в полости трубы, на саму трубу, позволяет отказаться от использования жесткой рамы, за счет чего появляется возможность встраивания предлагаемой установки непосредственно в транспортную линию цеха (типовой рольганг). При этом габариты опрессовочной заглушки, по наружному диаметру не превышающие наружного диаметра муфты, обеспечивают свободное перемещение по рольгангу испытуемой трубы с закрепленной на ней опрессовочной заглушкой. Кроме того, конструкция опрессовочной заглушки обеспечивает не только герметизацию испытуемой трубы, но также и полное удаление воздуха из полости трубы и быстрое нарастание гидравлического давления в трубе, а размещение эластичной манжеты с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности трубы позволяет избежать при навинчивании заглушки ее касания со стенками трубы, что также ведет к повышению износостойкости и долговечности манжеты. Таким образом, все вышеуказанное приводит к существенному снижению металлоемкости установки в целом и значительному повышению ее надежности и эксплуатационного ресурса.
Сущность изобретений поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид установки, на фиг.2 - общий вид опрессовочной заглушки.
Установка для гидравлического испытания труб с резьбовыми концами включает приводной рольганг 1 продольного перемещения испытуемой трубы 2 с муфтой 3, неподвижную в продольном направлении опрессовочную головку 4, связанную с системой подачи опрессовочной жидкости и снабженную узлом фиксации в ней муфтового конца 3 трубы 2 (на чертеже не показаны). Встречно опрессовочной головке 4 по другую сторону рольганга 1 на стойке 5 установлен узел 6 крепления опрессовочной заглушки 7 на ниппельном конце трубы 2. Заглушка 7 содержит корпус 8 в виде гайки-пробки с резьбой 9, соответствующей резьбе ниппеля, и отверстиями 10 для сообщения с полостью трубы 2. В резьбовой части корпуса 8 размещена эластичная манжета 11 в виде диаметрально расширяющегося под внешним воздействием стакана с массивным основанием 12 и внутренними заплечиками 13. Между манжетой 11 и внутренней поверхностью трубы 2 имеется кольцевой зазор 14. В корпусе 8 установлен подвижный в продольном направлении шток 15, снабженный наконечником 16, взаимодействующим с заплечиками 13 манжеты 11. В штоке 15 выполнено отверстие 17 для сообщения полости испытуемой трубы 2 с полостью манжеты 11.
Установка работает следующим образом. Испытуемая труба 2 загружается на рольганг 1 и перемещается ниппельным концом к расположенному на стойке 5 узлу крепления 6, где в захватах удерживается опрессовочная заглушка 7. Далее осуществляется навинчивание заглушки 7 на трубу 2. При этом в исходном состоянии между манжетой 11 и внутренней поверхностью трубы 2 имеется кольцевой зазор 14 и манжета 11, вращаясь вместе с корпусом 8, не касается стенок трубы 2. По окончании этого процесса включается реверс рольганга 1 и труба 2 вместе с навинченной опрессовочной заглушкой 7 перемещается в опрессовочную головку 4, где узлом фиксации закрепляется в ее полости. После этого испытуемая труба 2 заполняется опрессовочной жидкостью через головку 4. При заполнении трубы воздух из нее вытесняется через кольцевой зазор 14 и отверстия 10 в гайке-пробке 8. После удаления воздуха дается команда на осевое перемещение штока 15, в результате которого наконечник 16 штока сжимает манжету 11. Диаметр манжеты 11 увеличивается и кольцевой зазор 14 исчезает, происходит уплотнение полости трубы. Такая конструкция позволила совместить функции клапана выпуска воздуха и уплотнения. При этом возможность манипулирования размерами эластичной манжеты позволяет управлять длительностью процесса выпуска воздуха из полости испытуемой трубы, что обеспечивает полное его удаление и быстрое нарастание гидравлического давления в трубе. При дальнейшем нарастании давления в трубе жидкость заполняет полость манжеты 11 через отверстие 17, тем самым еще более уплотняя зазор 14. После опрессовки давление сбрасывается, шток 15 перемещают в обратном направлении и манжета 11 возвращается в исходное состояние с образованием кольцевого зазора 14. При отвинчивании корпуса 8 манжета снова не касается стенок трубы.
Опытный образец установки успешно прошел испытания и передан в эксплуатацию Центральной трубной базе г. Бузулук.