ВТУЛКА

Полезная модель относится к устройствам для защиты внутреннего сварного шва трубопровода и может быть использована для соединения труб при прокладке трубопроводов, транспортирующих коррозионноактивные среды в нефтяной промышленности. В трассовых условиях необходимо надежно обеспечить соосность свариваемых трубопроводов и защитить сварные швы трубопроводов.
Известна втулка для защиты внутреннего сварного шва трубопровода, содержащая втулку из эластичного материала, несущую на себе уплотнительные элементы, прилегающие к внутренней поверхности труб (FR №2614086, 1988).
Недостатками данной втулки являются сложность, высокая трудоемкость и низкая надежность установки в рабочее положение, а также возможность нарушения целостности втулки в зоне сварного шва, связанные с прилеганием втулки к внутренней поверхности трубопровода по всей ее поверхности, включая участки, нагреваемые при сварке.
Известна втулка для защиты внутреннего сварного шва трубопровода, содержащая корпус из углеродистой стали, несущий на внешней цилиндрической поверхности уплотнительные элементы, а также выполненные на краях конические раструбы и расположенные на внешней поверхности упруго-эластичные уплотнительные манжеты, прилегающие к кольцевым упорам, установленные на границе перехода цилиндра втулки в раструб. (ПМ RU №20360, 2001, прототип).
Недостатками данной втулки являются низкая надежность установки в рабочее положение, связанные с прямоугольной формой упоров, имеющих острое ребро (кромку) в направлении ввода втулки в трубу, ненадежной установкой упоров (по посадке с натягом, допускающей перекос при установке втулки), низкой надежностью уплотнения с помощью манжет, имеющих всего один уплотнительный поясок, который в полевых условиях монтажа трубопроводов легко может быть поврежден, недостаточные долговечность и функциональные возможности, т.к. материал втулки и указанная конструкция упоров и манжет ограничивает номенклатуру перекачиваемой среды и допустимое давление, при которых обеспечивается
надежная защита сварного шва. Материал втулки требует защитного покрытия, целостность которого сложно обеспечить в условиях массового транспортирования и монтажа в полевых условиях.
Технической задачей полезной модели является создание эффективной втулки и расширение арсенала втулок для защиты сварного шва.
Технический результат, обеспечивающий решение задачи состоит повышении надежности установки в рабочее положение, обеспечении надежного уплотнения с помощью манжеты, расширении функциональных возможностей, как в части номенклатуры перекачиваемой среды, так и диапазона допустимого давления, при котором обеспечивается надежная защита сварного шва. Все это направлено на обеспечение безаварийной и долговечной эксплуатации трубопроводов, транспортирующих коррозионноактивные среды в нефтяной промышленности.
Сущность полезной модели состоит в том, что втулка содержит цилиндрический металлический корпус с коническими раструбами по краям и две установленные на внешней цилиндрической поверхности упруго-эластичные уплотнительные манжеты, опертые на кольцевые упоры, последние выполнены в виде колец круглого сечения и закреплены каждое сваркой со стороны, противоположной манжете, а каждая манжета выполнена с двумя наружными уплотнительными кольцевыми поясками.
Предпочтительно корпус выполнен из нержавеющей стали, наружный диаметр каждого конического раструба составляет не более 1,3 внутреннего диаметра корпуса втулки, манжеты выполнены из маслобензостойкой резины, пояски манжет выполнены трапецеидального сечения с наклоном к краям корпуса втулки, пояски каждой манжеты выполнены с разным наружным диаметром, причем наружный диаметр пояска, расположенного ближе к краю корпуса втулки выполнен меньшим наружного диаметра другого пояска манжеты.
На чертеже изображена втулка для защиты внутреннего сварного шва трубопровода.
Втулка содержит цилиндрический металлический корпус 1 с коническими раструбами 2, 3 по краям и две установленные на внешней цилиндрической поверхности корпуса 1 упруго-эластичные уплотнительные манжеты 4, 5, опертые на кольцевые упоры 6, 7 выполненные в виде колец
круглого сечения, закрепленных (прихваченных) каждое сваркой со стороны, противоположной манжете 4, 5.
Каждая манжета 4, 5 выполнена с двумя наружными уплотнительными кольцевыми поясками 8, 9. Сварной шов упоров 6, 7 обозначен на чертеже позицией 10.
Корпус 1 выполнен из нержавеющей стали 08Х13 ГОСТ 5632, толщиной 1,5-4 мм.
Наружный диаметр конического раструба 2, 3 составляет, например 88 или 688 мм, т.е. не более 1, 3 внутреннего диаметра корпуса 1 втулки, составляющего, например 74 или 672 мм.
Корпус 1 втулки при этом имеет длину 150 или 240 мм и толщину стенки 1,5 или 4 мм, соответственно.
Манжеты 4, 5 выполнены из маслобензостойкой резины МБС ГОСТ 7338. Пояски 8, 9 манжет 4, 5 выполнены трапецеидального сечения с наклоном к краям корпуса 1 втулки.
Пояски 8, 9 манжет 4, 5 выполнены с разным наружным диаметром, причем наружный диаметр пояска 8, расположенного ближе к краю корпуса 1 втулки выполнен, например 96 или 700 мм, т.е. меньшим на 2 мм наружного диаметра 98 или 702 мм пояска 9.
Втулки с данными размерами корпуса 1 и манжет 4, 5 предназначены для соединения труб 108×6 или 720×10, соответственно.
Изготовление втулки производится следующим образом.
Лист нержавеющей стали 08Х13 рубится на прямоугольные заготовки. Из заготовки производится вальцовка обечайки. Обечайка сваривается в цилиндр - заготовку корпуса 1 по продольному шву. На цилиндрическую обечайку устанавливаются кольцевые упоры 6, 7 и манжеты 4, 5. Кольцевые упоры 6, 7 фиксируются сваркой со стороны, противоположной манжете 4 или 5, чтобы исключить ее повреждение под действием высокой температуры сварочной дуги. После этого выполняется развальцовка концов корпуса 1 втулки с двух сторон на токарном или токарно-карусельном станке с образованием конических раструбов 2, 3 по краям корпуса 1. На
внешней поверхности корпуса 1 делается отметка для ориентирования при соединении труб.
Установка втулки при соединении труб трубопровода производится следующим образом.
В качестве трубопроводов применяются трубы с наружным полимерным покрытием и труб из биметаллических сталей на основе нержавеющей стали 08Х13 и сталей повышенной коррозионной надежности 20А, 09ГСФ, 13ХФА и др.
Одна из труб устанавливается на подставку по ходу трубопровода. Удаляются загрязнения с внутренней и наружной поверхностей трубы, поверхности вытираются насухо и обезжириваются ацетоном. Сварочная кромка должна быть зачищена. Наружная поверхность втулки обезжиривается ацетоном.
Слоем 2-3 мм шириной 60-105 мм на внутреннюю поверхность трубы наносится мастика на основе герметика, смолы и отвердителя.
Втулка вводится в трубу до отметки на середине корпуса 1 втулки (допускается применение ударного инструмента через деревянную прокладку). Упоры 6, 7 круглого сечения и упруго-эластичные манжеты 4, 5, имеющие наружный диаметр пояска 8, расположенного ближе к краю втулки меньший на 2 мм наружного диаметра следующего по ходу трубы пояска 9, оказывают минимальное сопротивление установке втулки, причем упоры 6, 7 гарантированно не допускают сдвига или перекоса манжет 4, 5, так как они приварены. Оптимальная конусность раструбов 2, 3, форма и разность диаметров поясков 8, 9 манжет 4, 5 выбраны эмпирически. Таким образом, втулка вводится с обеспечением соосности и равномерного радиального зазора в трубе, необходимого для надежной работы уплотнения.
Вторая труба подготавливается аналогично. Для соединения вторую трубу поднимают на уровень первой трубы со втулкой и обеспечивают их соосность.
Плавно без рывков и ударов вводят вторую трубу на втулку с равномерным радиальным зазором втулки в трубе, обеспечивая продольный сварочный зазор между трубами.
Затем трубы прихватываются ручной дуговой сваркой, чтобы исключить их смещение в дальнейшем. Сварка швов производится по всему периметру, оставляя зазор 10-15 мм в верхней части стыка для выхода сварочных газов. После остывания этот непроваренный участок шва заваривается.
После остывания производится наружная изоляция шва (при необходимости). Форма манжет 4, 5 обеспечивает надежную герметизацию зоны сварного шва от проникновения агрессивной транспортируемой среды. При монтаже каждый наружный уплотнительный кольцевой поясок 8, 9 манжеты 4 и 5 формирует в трубе защитный валик, для герметизации шва от проникновения транспортируемой среды. Втулки с корпусом 1 из антикоррозионного материала позволяют отказаться от покрытия, уменьшить вес.
Таким образом создана эффективная втулка и расширен арсенал втулок для защиты сварного шва.
При этом повышена надежность установки в рабочее положение, обеспечено надежное уплотнение с помощью манжеты, расширены функциональные возможности, как в части номенклатуры перекачиваемой среды, так и диапазона допустимого давления, при котором обеспечивается надежная защита сварного шва. Это направлено на обеспечение безаварийной и долговечной эксплуатации трубопроводов, транспортирующих коррозионноактивные среды в нефтяной промышленности.