СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ СТАЛЬНОЙ ТРУБЫ С ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ
PROCEDURE FOR CONNECTING STEEL AND POLYETHYLENE PIPES

Изобретение относится к трубопроводному транспорту природного газа к потребителям и трубной арматуре из труб разного материала, а также может быть использовано в системах водоснабжения промышленных предприятий и других объектов инфраструктуры.
Работа газораспределительных трубопроводов малых диаметров, которые выполняются из полиэтиленовых труб, а отводы к потребителям - из стальных труб, в значительной мере определяется надежностью или герметичностью их соединения.
Известен способ соединения полиэтилен-сталь, заключающийся в том, что предварительно нагретый конец стальной трубы ввинчивают в нагретый конец полиэтиленовой трубы с муфтой, затем соединение охлаждают (SU, авторское свидетельство №1068652, кл. F16L 47/00, опубл. 1984).
Недостатком этого способа является сложность обеспечения равномерного сечения соединений. Кроме того, муфта выполнена металлической, т.е. имеет коэффициент линейного расширения иной, чем у полиэтиленовой трубы, что не обеспечивает достаточного усилия прижатия при соединении.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ неразъемного соединения труб полиэтилен-сталь (патент на изобретение РФ №2127394, МПК6 F16L 13/007, F16L 47/00, опубл. 1999), где технический результат достигается за счет того, что на рабочей части полиэтиленовой трубы предварительно формуют раструб, а муфту напрессовывают на раструб после соединения труб. Муфту выполняют из полиэтилена, коэффициент расширения которого равен коэффициенту линейного расширения полиэтиленовой трубы, причем концы муфты выступают за пределы рабочей части соединения. Раструб полиэтиленовой трубы формуют путем ее нагрева, запрессовки на оправку и охлаждения, при этом нагрев полиэтиленовой трубы и далее муфты проводят в глицерине при заданной температуре в течение необходимого времени. Охлаждение деталей конструкции соединения проводят в воде.
Однако данный способ не позволяет обеспечить достаточно плотное прилегание поверхностей полиэтиленовой трубы к стальной по всей длине рабочей части их соединения из-за наличия нарезки на стальной трубе, что может привести к разрыву такого соединения. Кроме того, полиэтиленовая муфта не обеспечивает полной надежности соединения и его герметичности, поскольку ее поверхность прилегает только лишь к полиэтиленовому раструбу и никаким образом не соприкасается со стальной трубой. Недостатком данного способа является также необходимость использования дорогостоящего реагента для нагрева элементов соединения - глицерина.
Задача изобретения - упрочнение соединения труб полиэтилен-сталь трубопровода. Техническим результатом является увеличение безопасности подачи природного газа к потребителям.
Технический результат достигается за счет того, что на соединительной части полиэтиленовой трубы формуют раструб, который позволяет сохранить проходное сечение трубопровода при соединении труб и обеспечить более надежное их соединение. Раструб на рабочей части полиэтиленовой трубы формуют путем нагревания ее конца и запрессовки на оправку.
Для обеспечения полной герметизации соединения и создания дополнительного усилия прижатия к стальной трубе, в отличие от прототипа, производят обжим рабочей части, в результате которого происходит прилегание всей поверхности полиэтиленового раструба к поверхности стальной трубы, имеющей нарезку на рабочей части и упорный фланец.
Кроме того, повышение надежности соединения и его неразъемности достигается за счет использования полиэтиленовой муфты, которую напрессовывают на соединение, и затем один из ее концов развальцовывают за упорным фланцем стальной трубы и одновременно с этим производят ее обжим в соответствии с рельефом рабочего участка соединения.
Процессы соединения стальной трубы с полиэтиленовой, напрессовывания муфты и их обжима осуществляют в нагретом состоянии элементов соединения. Нагрев полиэтиленовой трубы для формовки раструба и муфты проводят в баке с моторным или трансформаторным маслом, что предотвращает пересыхание и растрескивание полиэтилена. Охлаждение соединения проводят в воде.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ позволяет увеличить надежность соединения труб полиэтилен-сталь за счет создания полного соприкосновения поверхностей рабочих частей полиэтиленовой и стальной труб и муфты в результате их обжима, а также обеспечить неразъемность этого соединения за счет развальцовки муфты за упорным фланцем.
На чертеже представлено неразъемное соединение стальной трубы с полиэтиленовой.
Соединение включает стальную трубу 1 с рабочей частью 2 и фланцем 3, полиэтиленовую трубу 4 с раструбом 5 на рабочей части, полиэтиленовую муфту 6.
Соединение труб предложенным способом осуществляют следующим образом.
Предварительно перед сборкой соединения на стальной трубе 1 делают нарезку, фаску и упорный фланец 3, что образует рабочую часть 2, а на одном из концов полиэтиленовой трубы 4 формуют раструб 5.
Для получения рабочей части 2 стальной трубы 1 с помощью сварки приваривают упорный фланец 3 на необходимом расстоянии от начала стальной трубы в зависимости от диаметра трубопровода, при этом диаметр фланца также зависит от диаметра трубопровода (толщины его стенки). После чего стальную трубу 1 обрабатывают на токарном станке в заводских условиях для нанесения нарезки и получения фаски на рабочей части 2. Фаска на стальной трубе предотвращает повреждение соединения от среза при деформациях и изгибах.
Раструб 5 полиэтиленовой трубы 4 получают в результате нагрева этой трубы на длину рабочей части 2 путем выдерживания в масле, например, моторном или трансформаторном при температуре (125±5)°C в течение времени, за которое полиэтилен приобретет необходимую пластичность, после чего разогретую часть трубы 4 запрессовывают на оправку и выдерживают под нагрузкой.
Соединение труб осуществляют под прессом, для чего раструб 5 полиэтиленовой трубы 4 устанавливают на стальную трубу 1, обеспечивая соосность соединения, и напрессовывают раструб 5 на длину рабочей части до упорного фланца 3. Снимают соединение с пресса и опускают в бак с маслом для нагрева до температуры (125±5)°C. После нагрева проводят обжим рабочей части соединения с помощью обжимной оправки, у которой нарезку делают таким образом, чтобы выступы ее совпадали с углублениями нарезки рабочей части 2 стальной трубы.
Предварительно нагретую в масле муфту 6 устанавливают на раструб 5 и напрессовывают на соединение труб, так чтобы конец ее выступал за границу рабочей части на величину высоты выступа упорного фланца 3, после чего проводят обжим соединения вместе с муфтой, при этом выступы обжимной оправки должны совпадать с углублениями соединения труб. Одновременно с обжимом с помощью оправки осуществляют загиб выступающего за упорный фланец 3 конца муфты 6. Готовое соединение опускают в бак с водой.
Заявляемый способ соединения стальной трубы с полиэтиленовой в системах газораспределения позволяет значительно улучшить герметичность газопровода, а следовательно увеличить надежность его эксплуатации в напряженном состоянии при термоциклировании или резких перепадах давления газа в трубопроводе.