УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВНУТРЕННЕЙ ЧАСТИ СВАРНОГО ШВА ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к области строительства трубопроводов, а именно к средствам защиты внутреннего сварного шва трубопроводов с внутренним антикоррозионным покрытием.
Из уровня техники известны следующие решения.
Так из описания к патенту РФ № 131122 (опубликован 10.08.2013 г.) известно устройство для защиты внутреннего сварного шва трубопроводов, которое содержит упоры, термоизоляционный материал, уплотнительные элементы, выполненные в виде резиновых колец предназначенные для создания герметичного уплотнения путем формирования валика из герметика, нанесенного на внутренней поверхности трубы перед установкой втулки.
За наиболее близкий аналог к патентуемому решению принята конструкция устройства защиты сварного шва трубопровода, которое содержит упоры, теплоизоляционное покрытие, которое предохраняет полимерное покрытие трубы, манжеты, выполненные из резины для формирования герметизирующего валика (см. патент РФ № 151352, опубликован 10.04.2015 г.).
Недостатками известных решений и наиболее близкого аналога является,. небольшой срок службы из-за недостаточно прочного покрытия на поверхности втулки, повышенная подверженность коррозии. Также сформированный после нанесения специальных герметизирующих средств валик не заполняет всю полость между трубопроводом, втулкой и манжетой из-за большого межтрубного зазора, и подвержен преждевременному разрушению от воздействия давления и температуры, поэтому агрессивные среды, транспортирующиеся по трубопроводу, проникают к незащищенному от коррозии сварному шву, тем самым снижая эффективность защиты и долговечность соединения и устройства.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является устранение указанных недостатков, расширение арсенала технических средств, повышение срока службы, расширение эксплуатационных характеристик и функциональных возможностей устройства, а установка манжет на определенном расстоянии от торца втулки обеспечивает защиту на всем протяжении срока эксплуатации трубопровода с внутренним антикоррозионным покрытием.
Техническим результатом патентуемого решения является повышение долговечности устройства при эксплуатации.
Технический результат достигается за счет использования устройства для защиты внутренней части сварного шва трубопровода, которое выполнено в виде втулки с развальцованными торцами и  имеет нанесенное на всю её поверхность покрытие из полимерного материала, а на внешней поверхности втулки в зоне термического воздействия при сварке, расположены упоры и термоизолирующий материал, при этом на расстоянии L1=L(0,15÷0,2) от торцов втулки, где L – длина втулки, установлены резиновые манжеты с возможностью формирования герметизирующего валика.
Нанесение на поверхность втулки покрытия из полимерного материала позволяет сохранить устройство для защиты внутренней части сварного шва трубопровода (далее устройство для защиты) от развития коррозии и, как следствие, повысить долговечность устройства при эксплуатации.
Выполнение торцов втулки развальцованными обеспечивает плотное прилегание к внутренней поверхности трубопровода, что обеспечивает герметизацию межтрубного пространства от агрессивных сред, транспортирующихся по трубопроводу, и, как следствие, повышает долговечность устройства при эксплуатации.
Применение упоров позволяет жестко фиксировать устройство для защиты симметрично относительно сварного стыка при монтаже без применения дополнительных устройств и средств измерения, что уменьшает непосредственный контакт устройства для защиты со стенками трубопровода и повышает долговечность устройства при эксплуатации.
Применение термоизолирующего материала позволяет защитить от термической деструкции полимерное покрытие устройства для защиты и, как следствие, ограничить развитие коррозии основного металла устройства для защиты, что повысит долговечность устройства при эксплуатации.
Установка резиновых манжет на торцах устройства для защиты при монтаже приводит к самоцентрации устройства для защиты вдоль оси трубопровода и формированию герметизирующего валика из специального герметика, нанесенного на внутреннюю поверхность защищаемого трубопровода, при установке устройства в трубопровод, что снижает риск контакта с агрессивной перекачиваемой средой, исключая развитие коррозии в зоне сварного шва, и повышает долговечность устройства при эксплуатации.
Установка резиновых манжет на расстоянии L1=L(0,15÷0,2) от торцов втулки, где L – длина втулки, позволяет повысить долговечность устройства при эксплуатации, т.к. при установке на расстоянии менее 0,15L резиновая манжета сформирует герметизирующий валик недостаточный для надежной защиты от проникновения в межтрубное пространство транспортирующих жидкостей, вызывающих коррозию сварного шва, а при установке на расстоянии более 0,2L резиновая манжета не достигнет зоны нанесения герметика и не сформирует герметизирующий валик, полностью заполняющий пространство между устройством и трубопроводом.
В частности, в качестве полимерного материала для многослойного покрытия использованы порошковые эпоксидные краски «П-ЭП-585», «П-ЭП-585Т», «Primatek Innopipe 67» и грунты «Masscopoxy 0245», «Primatek InnoPipe Epoxy Primer», что дополнительно способствует повышению защиты от коррозии сварного шва в целом и повышению долговечности устройства при эксплуатации.
В частности, в качестве термоизолирующего материала используются кремнеземная ткань или керамическая лента, которые обладают существенно большей термостойкостью, что дополнительно способствует повышению долговечности устройства при эксплуатации.
В частности, в качестве резиновых манжет используется специально разработанный профиль из маслобензостойкой резины, который позволяет одинаково эффективно центрировать устройство вдоль оси трубопроводов, что дополнительно способствует повышению долговечности устройства при эксплуатации.
Далее решение поясняется ссылкой на фигуры, на которых изображено следующее.
На фиг. 1 – общий вид устройства для защиты внутренней части сварного шва трубопровода сбоку, спереди (в разрезе).
Согласно фигурам, устройство для защиты выполнено в виде втулки 1 с развальцованными торцами 2 для плотного прилегания к внутренней поверхности трубопровода. На всю внешнюю поверхность втулки 1 наносится многослойное покрытие из полимерного материала, в качестве которого могут быть использованы порошковые эпоксидные краски «П-ЭП-585», «П-ЭП-585Т», «Primatek Innopipe 67» и грунты «Masscopoxy 0245», «Primatek InnoPipe Epoxy Primer», при нанесении поочередно которых обеспечивается 100%-ная адгезия покрытия к металлу: полимер заполняет поры на устройстве, в результате образуется равномерный герметичный слой, что способствует повышению защиты устройства для защиты от внешних воздействий и также исключает разрушение трубопровода в течение всего срока службы. Вдоль поперечной оси симметрии втулки 1, в зоне термического воздействия при сварке, расположены упоры 3, наличие которых  позволяет устройству для защиты при установке занять симметричное положение относительно сварного шва, что позволяет одинаково эффективно перекрыть доступ транспортирующих жидкостей к зоне сварного шва, который наиболее подвержен коррозии, с обеих сторон устройства для защиты. Упоры 3 могут быть выполнены стальными трапециевидной формы, что позволяет легче срезать вершины упоров 3 при монтаже после прихватки труб друг к другу.
По центру устройства для защиты поверхность втулки 1 покрыта термоизолирующим материалом 4, который позволяет защитить от термической деструкции многослойное покрытие устройства для защиты, и препятствует развитию коррозии основного металла устройства для защиты. В качестве термоизолирующего материала 4 могут быть использованы кремнеземная ткань или керамическая лента, что дополнительно позволит избежать термического разрушения устройства и дополнительно повысить долговечность устройства при эксплуатации, т.к. данные материалы обладают существенно большей термостойкостью (до 1000-1100 ⁰С) по сравнению с аналогами (базальтовой тканью или стеклотканью 600⁰С). Также применяя данный материал, есть возможность уменьшить зазор между втулкой 1 и трубопроводом до 3-4 мм (у аналогов 6-8 мм), тем самым существенно снизив вероятность проникновения агрессивных перекачиваемых сред в зону сварного шва и повысив надежность защиты от коррозии. Необходимость воздушного зазора в 6-8 мм у аналогов вызвана вероятностью формирования при сварке труб обратного валика сварного шва до 5 мм включительно согласно ВСН 012-88, который может вызвать перегрев и термическое разрушение антикоррозионного полимерного покрытия устройства для защиты.
На внешней поверхности втулки 1 с двух противоположных сторон симметрично относительно поперечной оси, расположены манжеты 5, которые выполнены резиновыми и легко складываются при монтаже. Резиновые манжеты 5 приводят к формированию зазоров между устройством для защиты и трубопроводом. Таким образом, отсутствие непосредственного контакта устройства для защиты со стенками трубопровода исключает риск термической деструкции покрытия устройства для защиты, что в свою очередь исключает развитие коррозионных процессов и увеличивает долговечность устройства для защиты. Также в качестве резиновых манжет 5 может быть использован профиль из маслобензостойкой резины, которая является более стойкой к воздействию нефтепродуктов.
Установка резиновых манжет 5 на расстоянии L1=L(0,15÷0,2) от торцов 2 втулки 1, где L - длина втулки, L1 – длина зоны от торца втулки до резиновой манжеты 5, позволяет повысить долговечность устройства при эксплуатации, т.к. при установке резиновых манжет 5 от торца 2 втулки 1 на расстоянии менее 0,15L длина герметизирующего валика, основного препятствия на пути агрессивной жидкости, будет слишком мала по отношению к межтрубному зазору, резиновые манжеты 5 вытеснят герметик за пределы торцов 2 втулки 1, не сформировав валик в полости между трубопроводом, втулкой 1 и резиновыми манжетами 5, произойдёт прорыв агрессивных жидкостей к зоне сварного шва. Для надежной защиты требуется длина валика не менее 5-ти величин зазоров между втулкой 1 и трубопроводом. В представленном решении длина валика может составлять в среднем 25 мм, а исходя из возможных зазоров в 3-4 мм достаточно 15-20 мм.
При установке на расстоянии от торца 2 втулки 1 на расстояние более 0,2L герметизирующий валик не сможет быть полноценно сформирован, резиновые манжеты 5 едва достигнут зоны нанесения герметика на трубах при центрации втулки 1 относительно сварного шва. Таким образом, резиновые манжеты 5 не соберут достаточного количества герметика для заполнения межтрубного пространства. Если же сместить зону нанесения герметика на трубопроводах ближе к торцам труб, то герметик начнет гореть при сварке, что небезопасно, также недопустимо попадание продуктов горения герметика в сварной шов. Таким образом, диапазон установки резиновых манжет 5 оказывает существенное влияние на защиту зоны сварного шва от коррозии (контакта с перекачиваемыми средами).
Устройство для защиты работает следующим образом.
Втулку 1 с резиновыми манжетами 5 вводят на половину ее длины в одну из стыкуемых труб, на внутреннюю поверхность которой на расстоянии 20-30 мм от месторасположения будущего сварного шва, нанесен герметизирующий материал (герметик) некоторой ширины, а другая часть втулки 1, соответственно вводится во вторую трубу с герметиком, нанесенным аналогичным методом. Далее втулку 1 фиксируют с помощью электродуговой сварки по упорам 3. В процессе установки резиновых манжет 5 формируется валик из герметика, который заполняет полость между трубопроводом, резиновой манжетой 5 и втулкой 1, и который препятствует проникновению агрессивной среды в межтрубное пространство. Таким образом, повышается долговечность устройства при эксплуатации и формируется защита сварного шва от коррозии.
Основными преимуществами предложенного решения являются увеличение химической стойкости к любым агрессивным средам и повышенная защита от проникновения агрессивных сред в зону сварного шва за счет уменьшения межтрубного пространства. Благодаря совокупности всех конструкционных решений увеличивается срок службы устройства при эксплуатации.