ТЕРМИТНЫЙ СТЕРЖЕНЬ ДЛЯ ПРИВАРКИ ВЫВОДОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ К ТРУБОПРОВОДАМ

Устройство относится к сварке металлов плавлением, а именно к термитным стержням для приварки вывода электрохимической защиты к трубопроводам.
Известен термитный стержень для получения расплава в тигель-форме для термитной приварки проводов электрохимзащиты к трубопроводам, сформированный холодным прессованием термитной смеси, при этом в нижней части он имеет слой, толщиной от 1 до 3 мм, содержащий металлический порошок с температурой плавления от 230°С до 1600°С в количестве 90-99 мас. % (патент РФ №2686165 на изобретение, кл. В23К 23/00, опубл. 24.04.2019).
Наиболее близким то технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является термитный стержень для приварки проводов электрохимзащиты к трубопроводам, выполненный в форме стержня цилиндрической формы, при этом устройство сформировано холодным прессованием из порошковых материалов, содержит верхний слой, выполненный из термитной смеси и нижний слой, выполненный из порошковой смеси с повышенным, относительно верхнего слоя, содержанием металла; нижний слой выполнен из порошкового материала с температурой плавления от 230°С до 1600°С; нижний слой выполнен толщиной от 1 до 3 мм; нижний слой сформирован из порошка с повышенным содержанием меди; нижний слой сформирован из порошка с повышенным содержанием железа; нижний слой сформирован из порошка с повышенным содержанием олова (патент РФ №188817 на полезную модель, кл. В23К 23/00, опубл. 24.04.2019 - прототип).
Существенным недостатком известных термитных стержней является низкая механическая прочность сварного соединения, так как при сгорании известного термитного стержня в закрытой сварочной камере тигель-формы, изготовленной из материала с высокой точкой плавления, теряется значительную часть тепла, выделяемого при горении термитной смеси на нагрев данной сварочной камеры тигель-формы и слоя в нижней части термитного стержня толщиной от 1 до 3 мм, содержащего металлический порошок с температурой плавления от 230°С до 1600°С в количестве 90-99 мас. %.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является создание термитного стержня для приварки вывода электрохимической защиты к трубопроводам, обеспечивающего качественную приварку выводов электрохимической защиты к трубопроводам.
Технический результат достигается в термитном стержне для приварки выводов электрохимической защиты к трубопроводам, выполненном цилиндрической формы и содержащем термитную смесь, согласно полезной модели, термитная смесь заключена в цилиндрическую оболочку из ламинированной бумаги, при этом с одного торца оболочки герметично установлен хвостовик, а с другого торца оболочки герметично закреплена зажигательная головка с огнепроводным шнуром, причем порошковая термитная смесь содержит следующие компоненты, мас. %:
оксид меди
84-88,
бор аморфный
1-4,
алюминий
1-4,
силикокальций
6-11,
фторид кальция
1-5
В таком термитном стержне для приварки выводов электрохимической защиты к трубопроводам предпочтительно:
- зажигательная головка содержит следующий состав компонентов, мас. %:
оксид меди
75-80,
бор аморфный
5-10,
нитрат калия
12-17,
связующее
остальное;
- связующее зажигательной головки представляет собой 30% нитроцеллюлозный лак;
- огнепроводной шнур выполнен в виде цилиндрической полиэтиленовой оболочки с расположенной внутри пороховой смесью;
- хвостовик изготовлен из пластика и закреплен на торце оболочки при помощи клеевого соединения.
Выполнение термитного стержня для приварки выводов электрохимической защиты к трубопроводам цилиндрической формы из ламинированной бумаги, герметичное закрепление с одного торца оболочки хвостовика, а с другого торца оболочки - зажигательной головки с огнепроводным шнуром, содержание порошковой термитной смеси, мас. %:
оксид меди
84-88,
бор аморфный
1-4,
алюминий
1-4,
силикокальций
6-11,
фторид кальция
1-5,
предпочтительный состав компонентов зажигательной головки, мас. %:
оксид меди
75-80%,
бор аморфный
5-10%,
нитрат калия
12-17%,
связующее - остальное,
применение в качестве связующего зажигательной головки 30% нитроцеллюлозного лака, а также предпочтительное изготовление хвостовика из пластика и его закрепление на торце оболочки при помощи клеевого соединения, выполнение огнепроводного шнура в виде цилиндрической полиэтиленовой оболочки с расположенной внутри пороховой смесью, обеспечивает заявляемой полезной модели качественную приварку выводов электрохимической защиты к трубопроводам.
Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показано продольное сечение термитного стержня для приварки выводов электрохимической защиты к трубопроводам; на фиг. 2 - продольное сечение термитного стержня для приварки выводов электрохимической защиты к трубопроводам с защитным колпаком; фиг. 3 - схема установки термитного стержня на трубе трубопровода для приварки выводов электрохимической защиты.
Термитный стержень для приварки выводов электрохимической защиты к трубопроводам выполнен цилиндрической формы и содержит термитную смесь 1, заключенную в цилиндрическую оболочку 2 из ламинированной бумаги, при этом с одного торца оболочки 2 герметично установлен хвостовик 3, а с другого торца оболочки 2 герметично закреплена зажигательная головка 4 с огнепроводным шнуром 5, причем порошковая термитная смесь 1 содержит следующие компоненты, мас. %:
оксид меди
84-88,
бор аморфный
1-4,
алюминий
1-4,
силикокальций
6-11,
фторид кальция
1-5.
В таком термитном стержне для приварки выводов электрохимической защиты к трубопроводам предпочтительно:
- зажигательная головка 4 содержит следующие компоненты, мас. %:
оксид меди
75-80,
бор аморфный
5-10,
нитрат калия
12-17,
связующее
остальное,
- хвостовик 3 изготовлен из пластика и закреплен на торце оболочки 2 при помощи клеевого соединения 6;
- связующее зажигательной головки 4 представляет собой 30% нитроцеллюлозный лак;
- огнепроводной шнур 5 выполнен в виде цилиндрической полиэтиленовой оболочки с расположенной внутри пороховой смесью.
Термитный стержень для приварки выводов электрохимической защиты к трубопроводам изготавливают следующим образом.
Оболочки 2, имеющие цилиндрическую форму и изготовленные из ламинированной бумаги, устанавливаются на оправки вибростола, сверху подсоединяется емкость с порошковой термитной смесью 1 и методом вибропрессования производится заполнение оболочек 2. С одной стороны в углубление торца оболочки 2 при помощи клеевого соединения 6 герметично устанавливается хвостовик 3, выполненный из пластика. Углубление с другой стороны торца оболочки 2 заполняется герметизирующим составом зажигательной головки 4 и устанавливается огнепроводной шнур 5, выполненный в виде цилиндрической полиэтиленовой оболочки с расположенной внутри пороховой смесью. Далее производится сушка термитных стержней при комнатной температуре в течение одних суток, их укладка в защитные цилиндрические картонные колпаки 7 для последующего хранения, транспортировки и эксплуатации.
Приварку выводов электрохимической защиты с помощью термитного стержня к трубопроводу осуществляют следующим образом.
На верхней части трубы 8 снимается верхний слой изоляции 9, поверхность трубы 8 тщательно очищается от остатков изоляции 9, грунта и пыли, место сварки на трубе 8 зачищают напильником или шлифовальной машинкой. Затем производится просушка трубы 8 в месте сварки при температуре 50-70°С. Термитный стержень извлекается из защитного колпака 7, вставляется в графитовую оправку 10 через центральное отверстие, при этом огнепроводный шнур 5 выводится наружу, через один из боковых шлакоотводящих каналов графитовой оправки 10. Графитовая оправка 10 с выведенным через шлакоотводящий канал огнепроводным шнуром 5 устанавливается на очищенную поверхность трубы 8, при этом канал для установки вывода 11 электрохимической защиты располагается по оси трубы 8, термитный стержень, установленный в центральном отверстии графитовой оправки 10, приподнимается на 10-12 мм, конец вывода 11 электрохимической защиты с теплоотводящей трубкой 12 устанавливается в канале графитовой оправки 10, затем термитный стержень опускается на теплоотводную трубку 12, огнепроводной шнур 5 зажигается спичкой или устройством дистанционного поджига. Температура горения термитного стержня составляет 1700-2200°С, что обеспечивает качественную приварку вывода 11 электрохимической защиты к трубе 8 трубопровода. По окончании процесса приварки вывода 11 электрохимической защиты к трубе 8 и остывания места сварки в течение 2 минут графитовую оправку 10 снимают и место приварки вывода 11 электрохимической защиты очищают от шлака. Надежность приварки вывода 11 электрохимической защиты к поверхности трубы 8 проверяется путем двух-трехкратного изгиба приваренного вывода 11 электрохимической защиты, после чего участок трубы 8 с приваренным выводом 11 электрохимической защиты изолируется.
Таким образом осуществляют термитную приварку менее тугоплавкого металлического элемента к более тугоплавкому металлическому элементу с получением качественного сварного соединения. Так, в примере приварки катодного медного провода электрохимической защиты к магистральному трубопроводу при завершении приварки надежность ее проверялась путем изгиба в месте приварки катодного медного провода, который выдерживал трехкратный изгиб при выдерживании однократного изгиба у прототипа.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого термитного стержня для приварки выводов электрохимической защиты к трубопроводам по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию «новизна».
Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании нового термитного стержня для приварки выводов электрохимической защиты к трубопроводам, обеспечивающего высокую механическую прочность и качество получаемого сварного соединения.
Использование полезной модели в технологическом процессе осуществления электрохимической защиты трубопроводов обеспечивает заявляемому термитному стержню для приварки выводов электрохимической защиты к трубопроводам соответствие критерию «промышленная применимость».