Узел соединения труб с внутренним защитным покрытием

Предлагаемая полезная модель относится к конструкции трубопроводов, в частности, к сварному узлу соединения труб с внутренним защитным покрытием, и может быть использована при сборке трубопроводов (металлических, полимерных и т.д.) в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.
В настоящее время известны сварные узлы соединения труб с внутренним защитным покрытием, содержащие концевые участки свариваемых труб с внутренним защитным покрытием, установленную в них втулку с внутренним защитным покрытием с элементами герметизации на внешней поверхности втулки, и сварной шов, выполненный по периметру торцов концевых участков труб (патенты га полезные модели №№№ 20360, 22699, 89656, 138866, патент на изобретение №2283739 и другие).
Приведенные известные решения, в основном, отличаются друг от друга конструкцией втулки, которая закрывает сварной шов концов труб с целью обеспечения сплошного защитного покрытия вдоль стыкуемых труб. При этом, все известные конструкции сварных узлов характеризуются изменением, а именно, сужением проходного сечения в зоне втулки.
Наиболее близким к предлагаемому решению является сварной узел соединения труб с внутренним защитным покрытием по патенту на полезную модель №89656. Известный сварной узел соединения труб с внутренним защитным покрытием содержит концы свариваемых труб с внутренним защитным покрытием, установленную в них втулку с внутренним защитным покрытием и сварной шов, выполненный по периметру торцов концевых участков труб. На наружной поверхности втулки расположены эластичные уплотняющие манжеты и центрирующее кольцо, контактирующее с торцами свариваемых труб. При этом втулка выполнена с центральной кольцевой проточкой, в которой расположена термоизоляционная прокладка, и двумя кольцевыми проточками, выполненными по разные стороны от центральной кольцевой проточки и предназначенными для установки в них эластичных уплотняющих манжет. Центрирующее кольцо выполнено с выступом в средней части и разрезным по образующей, включая выступ, и установлено поверх термоизоляционной прокладки. Описанный сварной узел имеет достаточно простую конструкцию и технологичен в исполнении, обеспечивает надежную защиту внутреннего защитного покрытия труб.
Однако, данный сварной узел, как указанные выше сварные трубные соединения, характеризуется сужением проходного сечения трубного соединения в зоне втулки, что создает дополнительное сопротивление и увеличивает давление и энергопотребление перекачивающих насосных агрегатов, а также отрицательно влияют на надежность работы трубопроводов вследствие возникающих пульсаций давлений и вероятности образования гидроударов. Кроме того, неравномерное проходное сечение в зоне узла соединения труб не позволяют производить калибровку и диагностирование трубопроводов, что в свою очередь увеличивает эксплуатационные расходы и исключает возможность применения сварного узла при строительстве напорных и магистральных трубопроводов.
В основу полезной модели положена задача создать узел соединения труб с внутренним защитным покрытием, в котором проходное сечение в зоне узла равно проходному сечению соединяемых труб, с тем, чтобы уменьшить сопротивление и давление в трубопроводе, уменьшить пульсации давления и вероятности образования гидроударов, и таким образом обеспечить возможность применения сварного узла при строительстве напорных и магистральных трубопроводов, а также снизить эксплуатационные расходы.
Поставленная задача решается тем, что в узле соединения труб с внутренним защитным покрытием, содержащем концевые участки соединяемых труб с внутренним защитным покрытием, втулку с внутренним защитным покрытием, элементы герметизации и термоизоляции на внешней поверхности втулки, сварной шов, согласно предлагаемой полезной модели, втулка имеет внутренний диаметр, по существу равный внутреннему диаметру соединяемых труб, и установлена между торцами концевых участков соединяемых труб, при этом узел содержит соединительную муфту, состоящую из соединенных между собой двух полумуфт, надетую на концевые участки соединяемых труб с втулкой между ними, при этом сварной шов выполнен между каждой полумуфтой и внешней поверхностью каждого концевого участка соединяемых труб.
Наличие наружной муфты на внешней поверхности соединяемых концов труб позволяет выполнять сварные швы по периметру внешней поверхности соединяемых труб, что обеспечивает стойкость и надежность внутреннего защитного покрытия труб. Кроме того, выполнение соединительного элемента в виде муфты на внешней поверхности концов труб, позволяет обеспечить равнопроходное сечение в зоне сварного узла. Втулка, установленная между торцами соединяемых труб, выполнена с внутренним диметром, равным внутреннему диаметру соединяемых труб, и не меняет проходное сечение в зоне сварного узла. Использование готовой внутренней втулки, с элементами герметизации и термоизоляции на внешней поверхности обеспечивает простоту изготовления таких соединений.
При этом, выполнение муфты из двух полумуфт позволяет выполнять сварные швы по внешнему периметру труб до нанесения защитного покрытия на внутреннюю поверхность труб, что позволяет защитить защитное покрытие труб и втулки от воздействия высоких температур при сварке и тем самым также обеспечить стойкость и надежность защитного покрытия.
Целесообразно, чтобы полумуфты были соединены между собой сварным швом над элементом центровки, установленным на внешней поверхности втулки.
Сварное соединение полумуфт обеспечивает надежное их соединение. Элемент центровки на внешней поверхности втулки позволяет выполнить сварные швы качественно на равных расстояниях от концов стыкуемых частей полумуфт.
В дальнейшем предлагаемая полезная модель будет более подробно раскрыта на конкретных примерах ее выполнения со ссылками на чертежи, на которых изображены:
Фиг. 1 - узел соединения труб с внутренним защитным покрытием
Фиг. 2 - промежуточный этап сборки узла соединения с вставленной втулкой в один концевой участок трубы с приваренной к ней полумуфтой.
Узел сварного соединения труб с внутренним защитным покрытием, показанный на Фиг. 1, содержит соединяемые трубы 1 с концевыми участками 11, на которые нанесено защитное покрытие 2, внутреннюю втулку 3, на внутреннюю поверхность которой нанесено защитное покрытие 2. Защитное покрытие 2 труб 1 и втулки 3 может быть выполнено способами, известными при сборке трубопроводов в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности с целью противокоррозионной защиты узла, например в виде полимерного покрытия.
Втулка 3 имеет внутренний диаметр D равный внутреннему диаметру D1 соединяемых труб 1 и установлена между торцами концевых участков 11 соединяемых труб 1. На внешней поверхности втулки 3 установлены элементы 4 герметизации, например, в виде эластичных уплотняющих манжет на концевых участках втулки 3 и посередине втулки 3 расположен элемент 5 термоизоляции, например, в виде термоизоляционной прокладки цилиндрической формы, образованной, например, из асбестового листа.
Узел содержит соединительный элемент в виде муфты 6, надетой на концевые участки 11 соединяемых труб 1 с внутренней втулкой 3 между ними. Муфта 6 выполнена из двух полумуфт 61 в форме втулок. Полумуфты 61 соединены между собой сварным соединением 62. Концевые участки 11 труб 1 и муфта 6 соединены сварными швами 7 по периметрам внешней поверхности соединяемых труб 1 и контактирующими с указанной поверхностью участками муфты 6.
В предлагаемом узле сварного соединения труб может быть использована конструкция втулки с элементами герметизации, описанная в полезной модели по патенту №89656. В частности, как показано на Фиг. 1, на внешней поверхности втулки 3 выполнены три кольцевые проточки: более длинная центральная кольцевая проточка 31 и две боковые кольцевые проточки 32, расположенные по разные стороны от центральной кольцевой проточки 31. В центральной кольцевой проточке 31 расположен элемент 5 термоизоляции - термоизоляционная прокладка, в боковых проточках 32 установлены элементы 4 герметизации - эластичные манжеты.
В преимущественном варианте, на внешней поверхности втулки 3, поверх элемента 5 термоизоляции, фиксируя его на втулке 3, установлено разрезное центрирующее кольцо 8, имеющее в средней части выступ 81 для упора в него торцов соединяемых сварным швом 62 (Фиг. 1) полумуфт 61.
Сборка узла осуществляется следующим образом.
Одну полумуфту 61 надевают на один концевой участок 11 трубы 1 и соединяют сварным швом 7 полумуфту 61 с трубой 1 по внешнему ее периметру, например нахлесточным сварным соединением.
Вторую полумуфту 61 надевают на другой концевой участок 11 второй соединяемой трубы 1 и аналогично соединяют сварным швом 7 вторую полумуфту 61 с трубой 1 по внешнему ее периметру, например нахлесточным сварным соединением.
Далее, наносят защитное покрытие 2 на внутренние поверхности концевых участков 11 труб 1 и внутренние поверхности полумуфт 61.
Устанавливают на внешнюю поверхность втулки 3, имеющей на внутренней поверхности защитное покрытие 2, элемент 5 термоизоляции - термоизоляционную прокладку и элементы 4 герметизации - эластичные манжеты в соответствующих им проточках 31, 32. Поверх элемента 5 термоизоляции надевают разрезное центрирующее кольцо 8 с выступом 81. Вставляют подготовленную втулку 3 в одну часть трубы 1, сваренной с полумуфтой 61, до примыкания торца втулки 3 с торцом концевого участка 11 трубы 1. Предварительно торцы трубы 1 и втулки 3 промазывают мастикой. При этом используют втулку 3 внутренний диаметр которой равен диаметру соединяемых труб 1. Кроме того, длину втулки 3 и длину полумуфт 61 выбирают из условия, чтобы при стыковке торца втулки 3 и торца концевого участка 11 трубы 1, свободный торец полумуфты 61 упирался в выступ 81 на втулке 3.
На Фиг. 2 показан описанный промежуточный этап сборки узла сварного соединения.
В собранный промежуточный узел вставляют второй концевой участок 11 трубы 1 с приваренной к ней второй полумуфтой 61 до примыкания свободного торца втулки 3 к торцу вставляемого концевого участка 11 трубы 1 и свободного торца полумуфты 61 к выступу 81 на втулке 3. При этом также свободной торец втулки 3 и торец трубы 1 промазывают мастикой. Далее осуществляют сварку примыкающих торцов полумуфт 61, например стыковочным сварным соединением.
Благодаря тому, что сварку муфты с концевыми участками труб осуществляют до нанесения защитного покрытия на внутреннюю поверхность труб, исключается нарушение покрытия под действием высоких температур в процессе сварки.
Обеспечение равного прохода на всем протяжении трубопровода с внутренним защитным покрытием позволяет: снизить энергопотребление перекачивающих насосных станций за счет снижения сопротивлений по длине трубопровода; снизить аварийность за счет снижения пульсации давлений и вероятности образования гидроударов в зоне узлового соединения им тем самым повысить надежности работы и увеличить срок эксплуатации трубопровода; снизить эксплуатационные расходы; производить калибровку и диагностирование трубопроводов; эффективно применять в трубопроводных системах различного назначения (нефтесбор, водоводы, внешний транспорт нефти, магистральные трубопроводы); повысить надежности работы и увеличить срок эксплуатации трубопровода.