ТРОЙНИКОВАЯ КАТУШКА С ВЕЛДОЛЕТОМ ДЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к ремонтным конструкциям нефтепроводов и нефтепродуктопроводов, а конкретно к тройниковым конструкциям трубопроводов. Тройниковая катушка с велдолетом для трубопроводов может быть использована при строительстве, реконструкции и ремонте трубопроводных систем, предназначенных для транспорта нефти и нефтепродуктов.
Известен разрезной тройник, предназначенный для ремонта патрубков, отверстий и несанкционированных врезок, состоящий из верхней и нижней полумуфт, патрубка, эллиптического днища (см. Методы ремонта дефектов и дефектных секций действующих магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. РД-23.040.00-КТН-140-11, с изменением №2, М:. Изд. Транснефть, 2011 г. с. 85).
Недостатком данного разрезного тройника является невозможность разгрузить зону вокруг технологического отверстия, при его изготовлении, от концентрации возникающих напряжений.
Известен разрезной тройник, предназначенный для ремонта патрубков, отверстий и ненормативных врезок. Тройник разрезной штампосварной для трубопроводов состоит из нижней полумуфты, при этом верхняя полумуфта изготовлена с помощью штамповки с приваренными к ней патрубком и эллиптическим днищем. Причем радиус отбортовки у верхней полумуфты составляет не менее двух толщин стенки листа по магистрали, из которого изготовлена верхняя полумуфта, а толщины стенок верхней и нижней полумуфт по магистрали рассчитываются в зависимости от давления в трубопроводе, толщины стенки и класса прочности трубы и составляют 11-32 мм, при этом высота отбортовки верхней полумуфты составляет 35-90 мм. Кроме того, длина патрубка составляет 295-305 мм, а его диаметр, соответственно, 159-720 мм; толщина патрубка соответствует толщине верхней полумуфты, а толщина стенки патрубка зависит от давления в трубопроводе, прочности стали, из которой он изготовлен, и диаметра патрубка и составляет 7-32 мм (патент на полезную модель RU 116953, дата публикации 10.06.2012).
Недостатком данного тройника является невозможность разгрузить зону вокруг технологического отверстия от концентрации напряжений при изготовлении указанного технологического отверстия.
Известен также тройник разрезной с патрубком усиливающим для трубопроводов, состоящий из нижней и верхней полумуфт, при этом патрубок усиливающий установлен на дефектный участок трубы и приварен одним концом к трубе. На патрубок усиливающий установлена верхняя полумуфта, которая изготовлена с помощью штамповки в заводских условиях, а к ней присоединена нижняя полумуфта, а вся конструкция приварена к ремонтируемой трубе кольцевыми угловыми швами. Верхняя полумуфта приварена к патрубку усиливающему кольцевым угловым швом, а на патрубок усиливающий сверху приварено стыковым кольцевым швом эллиптическое днище (патент на полезную модель RU 114744 U1, дата публикации 10.04.2012).
Недостатком данного тройника является невозможность разгрузить зону вокруг технологического кольца при его изготовлении от концентрации напряжений при изготовлении указанного технологического кольца. Кроме того, в процессе эксплуатации появляются дефекты, приводящие к сокращению времени эксплуатации тройника от 30 до 70%.
Известен тройник штампосварной для трубопроводов (ГОСТ 17376-2001. Детали трубопроводов бесшовные приварные из углеродистой и низколегированной стали. Тройники, рисунок 1).
Недостаток данного тройника заключается в невозможности разгрузить зону вокруг ответвления при его изготовлении методом горячей штамповки и снизить концентрацию напряжений в переходной зоне от магистрали к ответвлению (галтели). Высокие концентрации напряжений в переходной зоне приводят к снижению времени эксплуатации тройника до 30%.
Техническая проблема, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании тройниковой катушки с велдолетом для трубопроводов с повышенным сроком эксплуатации.
Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в повышении надежности тройниковой катушки с велдолетом для трубопроводов, применяемого для проведения ремонтных работ при эксплуатации нефтепроводов и нефтепродуктопроводов.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что тройниковая катушка с велдолетом для трубопроводов состоит из трубной катушки с технологическим отверстием и велдолета, приваренного по периметру технологического отверстия к трубной катушке угловым сварным швом, причем трубная катушка выполнена с возможностью приварки к трубопроводу с двух концов кольцевыми стыковыми сварными швами, при этом на торцах трубной катушки выполнены фаски с разделкой кромок под углом α под сварку кольцевых стыковых швов, а соотношение наружного диаметра велдолета к наружному диаметру трубопровода составляет 0,2-1,0.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели на патрубок ответвления стыковым кольцевым швом приварено эллиптическое днище.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели высота велдолета составляет 80-310 мм, а диаметр велдолета составляет 80-1220 мм.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели толщина стенок тройниковой катушки составляет 13-35 мм, а велдолет выполнен в виде цилиндра с толщиной стенки 10-85 мм в цилиндрической части.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели трубная катушка выполнена с возможностью установки в предварительно вырезанный технологический разрыв трубопровода, при этом длина тройниковой катушки на 4-6 мм меньшей длины технологического разрыва трубопровода.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели угол α разделки кромок торцов трубной катушки под сварку кольцевых швов составляет 25-30°.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели торец велдолета со стороны приварки к трубной катушке выполнен с разделкой кромок под сварку с углом β, равным 35-55°.
Полезная модель поясняется чертежом, на которой представлена схема тройниковой катушки с велдолетом для трубопроводов.
На чертеже представлены следующие обозначения:
в
n
в
n
тр
1 - трубная катушка с технологическим отверстием под приварку велдолета; 2 - велдолет; 3 - фаска; 4 - ремонтируемый или строящийся трубопровод (далее по тексту - «трубопровод»); 5 - кольцевой стыковой сварной шов приварки трубной катушки к трубопроводу; 6 - угловой сварной шов приварки велдолета к трубной катушке; 7 - патрубок ответвления; 8 - сварной шов приварки патрубка ответвления к велдолету; α - угол разделки кромок трубной катушки под сварку; β - угол разделки кромки велдолета под сварку; d - наружный диаметр велдолета; d - диаметр патрубка ответвления; S - толщина стенки велдолета; S - толщина стенки патрубка ответвления; S - толщина стенки трубной катушки S - толщина стенки трубопровода; D - наружный диаметр трубной катушки; L - длина трубной катушки;.
тр
Предлагаемая тройниковая катушка с велдолетом для трубопроводов используется для магистральных труб диаметром от 159 до 1220 мм и толщиной стенки S равной 8-32 мм. Тройниковая катушка с велдолетом для трубопроводов состоит из трубной катушки 1 и велдолета 2.
Трубная катушка 1 представляет собой фрагмент трубы с технологическим отверстием под приварку велдолета 2, при этом с двух торцов трубной катушки 1 выполнены фаски 3 для приварки трубной катушки 1 к трубопроводу 4 кольцевыми стыковыми сварными швами 5. Фаски 3 выполнены под углом а равным 25-30° под кольцевые стыковые сварные швы 5.
Толщина стенки S трубной катушки 1 рассчитывается в зависимости от давления в трубопроводе, толщины стенки и класса прочности трубопровода, и может находиться в пределах 13-35 мм, что обеспечивает несущую способность трубопровода в зоне установки тройниковой катушки с велдолетом для трубопроводов.
В
С внешней и внутренней стороны к трубной катушке 1 по периметру технологического отверстия угловым сварным швом 6 приваривается велдолет 2, преимущественно в заводских условиях. Велдолет 2 выполнен в виде цилиндра с разделкой кромок под сварку с обеих сторон и толщиной стенки S в цилиндрической части 10-85 мм, что обеспечивает его конструктивную прочность при эксплуатации и возможность выбора требуемых по расчету геометрических параметров сварного шва.
Торец велдолета 2 со стороны приварки к трубной катушке 1 выполнен с разделкой кромки под сварку с углом β равным 35-55°, а к другому торцу велдолета 2 сварным швом 8 приваривается патрубок ответвления 7.
в
Размеры велдолета 2 определяются в зависимости от давления в трубопроводе и прочности стали, из которой он изготовлен, при этом высота велдолета составляет 80-310 мм, а наружный диаметр велдолета d составляет 80-1220 мм.
в
Соотношение наружного диаметра d велдолета к наружному диаметру D трубопровода составляет 0,2-1,0, что обеспечивает компенсацию потери несущей способности трубопровода на контуре специально изготовленного технологического отверстия круглой формы, ввиду снижения в этой зоне концентрации напряжений до 1 (единицы).
Трубную катушку 1, с предварительно приваренным в заводских условиях велдолетом 2, устанавливают на трубопровод 4, в зону предварительно вырезанного технологического разрыва (на чертежах не показана), длина которого на 4-6 мм больше длины трубной катушки 1 по магистрали, что обеспечивает равномерный зазор с обеих сторон стыкового соединения шириной 2-3 мм, и соответственно равномерное распределение остаточных сварочных напряжений по периметру стыкового соединения, появляющихся вследствие тепловых деформаций при сварке. Затем трубная катушка 1 с приваренным велдолетом 2 с обеих сторон приваривают к ремонтируемому трубопроводу 4 кольцевыми стыковыми швами 5.
Сборка тройниковой катушки с велдолетом для трубопроводов осуществляется следующим образом.
В полевых условиях на участок ремонтируемого трубопровода 4 в заранее вырезанный технологический разрыв (на чертеже не показан) устанавливают трубную катушку 1 с приваренным в заводских условиях велдолетом 2. С помощью наружного центратора выравнивают зазор на кольцевых стыках между ремонтируемым трубопроводом 4 и трубной катушкой 1, делая его равномерным. Производят сварку кольцевых стыков с образованием кольцевого сварного шва 5. После сварки кольцевых стыков к верхнему концу велдолета 2 стыковым кольцевым швом 8 приваривают патрубок ответвления 7, к которому в дальнейшем приваривается труба ответвления или эллиптическое днище, или фланец с крепежными отверстиями (на чертежах не показаны).
С целью определения работоспособности ремонтной конструкции и ее оптимальных характеристик были проведены натурные опытные работы в производственных условиях при температурах окружающего воздуха в диапазоне от минус 2 до минус 10°С включительно. На ремонтируемый трубопровод 4 диаметром 530 мм из стали 09Г2С с толщиной стенки 12 мм из стали класса прочности К56 была вварена трубная катушка 1 с велдолетом 2. Сварка выполнена на специализированном стенде на открытом воздухе. Неразрушающий контроль показал отсутствие дефектов сварочного происхождения, а также механических повреждений и трещин. Сваренные натурные образцы были испытаны на специализированном стенде на статическую прочность и циклическую долговечность.
Применение заявляемой конструкции тройниковой катушки с велдолетом обеспечивает повышение надежности тройниковой катушки с велдолетом, применяемого для проведения ремонтных работ при эксплуатации нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. Предложенная конструкция тройниковой катушки с велдолетом может быть использована:
- при выполнении ремонтных работ на трубопроводах (замена тройниковой конструкции и др.):
- при строительстве и реконструкции трубопроводных систем для присоединения основной нитки трубопровода с трубопроводом ответвления (лупинг, дополнительная нитка трубопровода, технологический трубопровод и др.).