СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ С ВНУТРЕННИМ ПОКРЫТИЕМ
PROCEDURE FOR CONNECTING PIPES WITH INTERNAL COATING

Изобретение относится к монтажу трубопроводов и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтегазодобывающей и других отраслях промышленности при прокладке трубопроводов с внутренним изоляционным покрытием.
Наиболее распространенным способом защиты металла труб от агрессивного воздействия транспортируемых сред является нанесение на внутреннюю поверхность труб слоя изоляционного антикоррозионного покрытия, например полиэтилена.
Однако при соединении труб с внутренним полимерным покрытием при помощи сварки имеет место существенная проблема - выгорание покрытия в зоне термического воздействия. Обнаженный металл сварного шва при длительном контакте с агрессивными средами подвергается деградации, что может служить причиной аварии.
Известен способ соединения труб с внутренним покрытием (А.С. СССР 1560873, заявка №4371764 от 01.02.88, БИ №16, 1990 г., F16L 13/02). Данный способ заключается в закреплении на внутренней поверхности концевых участков труб полосок из стеклоэмалевой ткани. Полоски закрепляют таким образом, чтобы они выходили за края стыков. Затем трубы стыкуют. При этом выступающие за торцы труб участки эмалевой ткани перекрывают внахлест друг друга в месте стыка труб. Состыкованные трубы сваривают по периметру с наружной стороны. За счет тепла, выделяемого при сварке, стеклоэмалевая ткань в месте сварного шва частично расплавляется. Для полного оплавления эмалевой ткани и создания однородного, сплошного, коррозионно-стойкого слоя в зоне соединения труб участок стыковки подвергают дополнительному нагреву до температуры расплавления эмали, например, индуктором.
К недостаткам данного способа можно отнести повышенную технологическую сложность и трудоемкость. Временные затраты на установку внутри труб стеклоэмалевой ленты приводят к значительному замедлению работ по монтажу трубопровода.
Известен способ соединения труб с внутренним антикоррозионным покрытием (Патент РФ №2080509 от 27.05.97, заявка №94015756 от 27.04.94, БИ №15, 1997 г., 6 F16L 13/00), в котором соединение труб осуществляется посредством сочленения их с промежуточным элементом, в полость между промежуточным элементом, эластичными уплотнениями на его концах и внутренней поверхностью труб после сварки через штуцеры подают горячий воздух. Заполняют жидким твердеющим материалом. Продувают полость горячим воздухом до образования твердой защитной пленки. Затем полость заполняется нетвердеющим антикоррозионным материалом.
Недостатком данного способа является технологическая сложность, а также непостоянство формы поперечного сечения по длине полученного соединения труб. Это может привести к образованию турбулентных вихрей при транспортировке жидких сред и, как следствие, к динамическим нагрузкам и разрушению конструкции.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ соединения эмалированных труб (А.С. СССР 372403 от 01.03.73, заявка №1307401/29-14 от 03.03.69, БИ №13, 1973 г., F16L 13/02), в котором на концевые участки внутренней поверхности трубы наносят слой коррозионно-стойкой стали переменного сечения с уклоном к концу трубы и с последующим эмалированием остальной трубы.
Недостатками данного способа являются технологическая сложность, а также необходимость электродуговой сварки в полевых условиях двухслойных труб с образованием зоны перемешивания разнородных металлов, в которой локализуется большое количество дефектов - трещин, пор и др.
Решаемой технической задачей способа соединения труб с внутренним покрытием является повышение технологических возможностей за счет упрощения монтажа, повышения качества и надежности конструкций, и повышения производительности прокладки трубопроводов.
Поставленная задача достигается тем, что в заводских условиях, при изготовлении труб вводят дополнительный элемент из коррозионно-стойкой стали, выполненный в виде кольца, представляющего собой отрезок трубы, внешний диаметр которого равен диаметру трубы, а внутренний - внутреннему диаметру изоляционного слоя трубы, и соединяют его с концевой частью трубы из углеродистой стали при помощи лазерной, электродуговой или высокочастотной сварки, с возможностью получения качественного сварного соединения, получая при этом концевую часть труб в виде утолщенных колец, затем, в полевых условиях, производят соединения утолщенными кольцами из коррозионно-стойкой стали концевых частей труб с помощью электродуговой сварки в трубопровод для получения качественного сварного соединения, причем изоляцию наносят частично на внутреннюю сторону стыка колец из коррозионно-стойкой стали и основного материала, обеспечивая герметизацию этого места.
Изготовление труб с наконечниками в виде колец из нержавеющей стали значительно упрощает технологию монтажа трубопроводов, позволяет избежать применения дополнительных переходных устройств, нарушающих постоянство внутреннего сечения трубы по длине соединения. Кроме того, предлагаемый способ снимает необходимость сварки двухслойных плакированных труб в полевых условиях с образованием дефектной зоны перемешивания разнородных материалов.
Приведем пример реализации способа. Для опытного обоснования возможности получения качественных сварных соединений труб с наконечниками из нержавеющих сталей по заявляемому способу было произведено две экспериментальные трубы. Каждая труба изготавливалась следующим образом: от концов трубной заготовки из стали 20 (длина 6 м, диаметр 273×9 мм) были отрезаны кольца (катушки) длиной по 150 мм. Затем к концам заготовки, подвергнутых механической обработке для обеспечения требуемой шероховатости стыкуемых поверхностей Ra=12,5 мкм, посредством электронно-лучевой сварки были приварены кольца из стали 08Х18Н10Т, при этом сварка производилась со смещением электронного луча на кромку из аустенитной стали. Вслед за этим была произведена экспериментальная электродуговая сварка стыкового соединения полученных труб по технологии сварки труб из нержавеющей стали с применением аустенитных электродов ЦЛ-11.
Образцы, вырезанные из сварных соединений нержавеющих колец и основного металла трубы, а также образцы, изготовленные из соединения двух колец из стали 08Х18Н10Т, были подвергнуты комплексным исследованиям с целью оценки качества стыков. Металлографические исследования металла швов, механические испытания образцов на статический изгиб, статическое растяжение и ударную вязкость, а также испытания металла сварных стыков на склонность к межкристаллитной коррозии показали, что свойства полученных соединений удовлетворяют требованиям нормативно-технической документации. Полученный фрагмент трубопровода полностью отвечает требованиям прочности и надежности.
Преимущества предлагаемого способа по сравнению с известными аналогами.
Предлагаемый способ получения сварного соединения трубопровода с внутренним изоляционным покрытием по сравнению с аналогами обеспечивает значительное ускорение строительно-монтажных работ за счет исключения трудоемких технологических операций. Полученные посредством данного способа монтажные соединения, выполненные в полевых условиях электродуговой сваркой, отличаются прочностью и надежностью, поскольку сварные швы стыкуемых элементов не содержат зоны перемешивания разнородных металлов, в которой локализуется большое количество дефектов.