МУФТОВОЕ ЭЛЕКТРОИЗОЛИРУЮЩЕЕ ТРУБОПРОВОДНОЕ СОЕДИНЕНИЕ

Полезная модель относится к трубопроводным соединениям, обеспечивающим защиту от коррозии и диэлектрическое разделение одного участков трубопровода друг от друга с областью применения в системах катодной защиты подземных трубопроводов от коррозии.
Известно электроизолированное соединение трубопроводов RU 127857, содержащее металлические патрубки, разделенные между собой в стыке прокладкой из диэлектрического материала, охватывающую патрубки муфту, соединенные между собой посредством диэлектрических клеевых соединений, и уплотнительно-упрочняющую резьбу с треугольным профилем, выполненную на прилегающих друг к другу поверхностях патрубков и переходника. Профиль резьбы на патрубках выполнен с наклоном в противоположную сторону от их стыка. Основной недостаток конструкции - то, что сопротивление изгибу ложится на переходник с упорной резьбой, так как длина муфты значительно меньше длины переходника, по технологическим причинам. Длина наружной металлической муфты зависит от технологического способа ее крепления. Это, во-первых деформация протяжкой, во-вторых натяг на клеевую основу.
Наиболее близко к заявляемому решению электроизолированное соединение трубопроводов RU 2422713. Выбранное в качестве прототипа, соединение включает в себя металлические патрубки с кольцевыми утолщениями, на которых сформирован крепежный элемент в виде втулки из композитного материала, защитное кольцо из диэлектрического материала, установленное между торцами патрубков, и уплотнительную манжету из эластомерного материала, охватывающую концевые участки патрубков. На концевых участках патрубков на их торцевых поверхностях образованы кольцевые углубления, а за сечением углублений в сторону противоположенного патрубка выполнены кольцевые выступающие участки, защитное кольцо имеет узкую часть, установленную между кольцевыми выступающими участками, и выпуклую часть, насаженную на кольцевые выступающие участки. Уплотнительная манжета своей внутренней поверхностью охватывает защитное кольцо, а внешней поверхностью контактирует с поверхностью полости, образованной крепежным элементом и торцами патрубков, и имеет кольцевые выступы, входящие в углубления на торцах патрубков, причем прилегающие поверхности выступающих участков торцов патрубков и уплотнительной манжеты склеены.
Недостатком прототипа является сложные конструктивные решения. Усложнена форма патрубков кольцевыми утолщениями, а также торцы патрубков выполнены с углублениями под форму манжеты. Защитное кольцо имеет сложное Т-образное, ступенчатое сечение. Крепежный элемент в виде втулки из композитного материала выполнен монолитно, что требует увеличения толщины сечения, для сопротивления изгибу, в области размещения и деформации манжеты из эластомерного материала.
Соединения работают в сложных природных условиях, нагружены внутренним давлением и должны обеспечивать высокую надежность по диэлектрической и механической прочности.
В упомянутых технических решениях раскрытию стыка соединения под действием внутреннего давления препятствует сумма двух независимых друг от друга сил: сила затяжки резьбового соединения патрубков с переходником, сила трения между прилегающими поверхностями патрубков и охватывающей их муфты.
Под действием каждой из перечисленных сил в контактирующих деталях (муфте, патрубках, переходнике) возникают напряжения, которые в случае сложения (суперпозиции) могут достигать критических значений, опасных с точки зрения прочности в первую очередь для переходника из композитного материала, особенно в местах, ослабленных резьбой с крупным шагом.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности работы соединения в напряженном состоянии под действием внутреннего давления и внешних эксплуатационных нагрузок. В муфтовом электроизолирующем трубопроводном соединении, содержащем: металлические патрубки, разделенные между собой в стыке прокладкой из диэлектрических материалов, внутренний переходник между патрубками в виде трубы из композитного диэлектрического материала, двухслойную муфту, охватывающую патрубки с упорными кольцами, уплотнительную резьбу на патрубках и переходнике технический результат достигается тем что:
- прокладка состоит из двух кольцевых деталей из диэлектрического материала: манжетой с изолирующей прокладкой внутри. Манжета вписана в стандартные торцевые фаски патрубков, внутри нее изолирующая прокладка из жесткого диэлектрического материала, все это минимизирует диапазон деформаций манжеты;
- слои муфты опираются на кольца, насаженные на коническую поверхность патрубков. Первый слой ограничен ими на участке сопротивления изгибу, а второй охватывает кольца, препятствуя разрыву. Внутренний переходник между патрубками в виде трубы из композитного диэлектрического материала исключает внутренние напряжения в соединении, деформацию манжеты, напряжения и натяг при технологической намотке муфты. Такое решение практически исключает суперпозицию напряженно-деформированного состояния переходника от затяжки резьбы и натяга муфты.
На фигуре схематично изображено соединение, которое конструктивно состоит из двух патрубков 1, разделенных в стыке манжетой 2 с изолирующей прокладкой 3 внутри; внутреннего переходника 4 между патрубками в виде трубы из композитного диэлектрического материала; пары металлических колец 5, ограничивающие нижний слой защитного покрытия 6, являются опорой для верхнего слоя защитного покрытия 7. Двухслойная намотка образует защитную муфту, которая охватывает патрубки заданной величиной натяга. На взаимоприлегающих друг к другу поверхностях патрубков 1 и переходника 4 выполнена резьба. Резьбовые участки поверхностей патрубков и переходника симметричны относительно стыка.
Испытания и многолетний опыт эксплуатации в нефтепромысловой отрасли при рабочих давлениях до 21 МПа конструкции, в которых заложены данные технические решения, показали высокую надежность соединения.