РАСШИРЯЕМАЯ ВТУЛКА РЕЛАЙН ДЛЯ ВНУТРЕННЕЙ ЗАЩИТЫ УЧАСТКОВ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к области расширяемых полимерных изделий, а также к области защиты внутренних поверхностей преимущественно зон стыков труб и трубопроводов различного назначения, например, при монтаже магистральных, промысловых и других трубопроводов из трубных секций или из отдельных труб, предназначенных для транспортирования нефти, подтоварной воды, газа, нефтепродуктов, воды и других сред.
Для изготовления трубопроводов из труб с внутренним покрытием посредством их сваривания или иного соединения зона соединения и прилегающие участки труб требуют последующей защиты внутренней поверхности для обеспечения однородного качества внутреннего покрытия трубопровода по всей длине. Для такой защиты применяют специальные защитные втулки, которые устанавливают в зоне соединения в процессе монтажа трубопровода или после этого.
Известна втулка ООО «Целлер» по патенту РФ №2283739, опубликованному 20.09.2006 г., содержащая размещенную внутри свариваемых труб втулку, которая выполнена с цилиндрическим участком и сопряженными с ним развальцованными и/или механически обработанными лезвийным инструментом, коническими участками, при этом указанная втулка размещена внутри труб таким образом, что кромки труб контактируют с Г-образным кольцевым упором или Г-образными упорами, а на внутренней поверхности цилиндрического и сопряженных с ним конических участков втулки нанесено защитное покрытие, кольцевые элементы жестко закреплены на внешней поверхности цилиндрического участка втулки, равно смещены от его торцов и установлены оппозитно друг другу, кольцевые неармированные и/или армированные резиновые уплотнения размещены на внешней поверхности втулки между нанесенным на внутреннюю поверхность труб защитным покрытием, торцами кольцевых элементов и коническими участками втулки и плотно контактируют с ними, термоизоляционный материал жестко закреплен на внешней поверхности цилиндрического участка втулки между торцами кольцевых элементов, герметизирующий материал нанесен на внешнюю поверхность упомянутых конических участков втулки.
Недостатками данной втулки являются сложность конструкции и монтажа втулки внутри свариваемых труб.
Известна втулка для внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, имеющих внутреннее антикоррозионное покрытие по всей длине, кроме концов труб (патент РФ 2080510, опубликован 27.05.97 г.) Устройство содержит металлическую жесткую втулку, в канавках которой снаружи по ее концам размещены уплотнительные кольца. Перед установкой данной втулки во внутренние полости концов соединяемых труб на внутреннюю поверхность концов этих труб наносят герметизирующий состав.
Недостатком данной втулки является сложность обеспечения ее качественного сопряжения с концами свариваемых труб с обеспечением минимально возможного зазора между втулкой и трубами вследствие возможности возникновения случайных геометрических погрешностей формы и размеров концов труб в процессах погрузки, транспортировки, разгрузки, складирования и др.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является решение по пат. РФ №2218513, в котором описана втулка для внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, выполненная в виде спирально свернутой ленты, оснащенной герметизирующим составом, представляющей собой саморазвертывающуюся пружину, в которой в расчетном количестве аккумулирована механическая энергия, временно охваченную шарнирно-сочлененным сомкнутым монтажно-стопорным узлом, фиксирующим ее от саморазвертывания с возможностью дефиксации путем размыкания шарнирно-сочлененного монтажно-стопорного узла и последующего его удаления, а сформированный в виде кольцевого пояса теплоизолирующий материал выполнен растягивающимся.
Недостатками данной втулки являются:
- сложность конструкции и монтажа втулки вследствие необходимости дополнительного устройства для удержания выполненной в виде упруго спирально-свернутой ленты втулки в процессе ее монтажа;
- недостаточно высокое качество прилегания поверхности втулки к внутренним поверхностям свариваемых труб из-за появления зазора между ними вследствие возникновения случайных геометрических погрешностей формы и размеров самой втулки и концов труб в процессах транспортировки, погрузки-разгрузки, складирования и других операций;
- значительное сужение внутритрубного пространства в месте монтажа втулки за счет ее многослойности, что приводит к снижению эффективности всей трубопроводной системы;
- низкая функциональность втулки из-за невозможности ее установки на участках с изгибами, а также на участках стыковки труб разного диаметра, а также на участках с погрешностями геометрической формы труб или трубопроводов.
Техническими результатами настоящей полезной модели являются:
- упрощение конструкции втулки для внутренней защиты зоны сварного соединения труб,
- повышение надежности защиты зоны сварного соединения труб за счет повышения качества сопряжения поверхности втулки с поверхностями труб в зоне сварного соединения,
- повышение эффективности конструкции в процессе эксплуатации за счет обеспечения равномерной толщины втулки в радиальном и осевом направлениях,
- повышение функциональности втулки за счет возможности ее установки на участках с изгибами, а также на участках стыковки труб разного диаметра, а также на участках с погрешностями геометрической формы труб или трубопроводов
- упрощение монтажа втулки внутри труб,
- снижение материальных и трудовых затрат на изготовление, хранение и монтаж втулок.
Указанные технические результаты все одновременно достигаются тем, что расширяемая втулка для внутренней защиты зоны сварного соединения труб, выполненная с возможностью расширения в диаметре во внутреннем пространстве труб, в соответствии с предлагаемой полезной моделью выполнена из модифицированного термопластичного полимера с возможностью расширения в диаметре при нагревании до размера, превышающего внутренний диаметр труб, при этом наружная поверхность втулки выполнена с адгезивным (клеевым) слоем, температура плавления которого ниже температуры плавления материала втулки.
Указанные технические результаты в частном случае выполнения указанной втулки достигаются тем, что она изготовлена из терморасширяемого модифицированного полиолефина, с возможностью расширения при нагревании до диаметра по крайней мере на 5% превышающего внутренний диаметр свариваемых труб для плотного прилегания втулки в расширенном состоянии к внутренней поверхности трубопровода. В частности втулка может быть выполнена из полиэтилена высокого давления марки ПВД-153, обладающего присущим модифицированным полимерам свойством памяти формы, с возможностью расширения в диаметре при нагревании до размера, превышающего внутренний диаметр трубы по меньшей мере на 5%, что обеспечивает плотное прилегание втулки в расширенном состоянии к внутренней поверхности трубопровода.
Указанные технические результаты в частном случае выполнения расширяемой втулки достигаются тем, что ее исходный диаметр по меньшей мере на 5% меньше внутреннего диаметра труб.
Указанные технические результаты в частном случае выполнения расширяемой втулки достигаются тем, что указанный адгезивный (клеевой) слой на наружной поверхности втулки состоит из композиции на основе сополимеров этилена с винилацетатом, температура плавления которой ниже температуры пластификации материала втулки.
Выполнение указанной втулки из модифицированного термопластичного полимера с возможностью расширения в диаметре при нагревании до размера, превышающего внутренний диаметр трубы, а также выполнение наружной поверхности втулки с нанесенным на нее адгезивным (клеевым) слоем, температура плавления которого ниже температуры плавления материала втулки, позволяет достичь всех указанных технических результатов вследствие следующего:
- простоты конструкции втулки, представляющей собой отрезок пластмассовой трубы с нанесенным покрытием на наружной поверхности,
- пластмассовая втулка из модифицированного термопластичного полимера с возможностью расширения в диаметре при нагревании до размера, превышающего внутренний диаметр трубы, с наружным адгезионным слоем, температура плавления которого ниже таковой для материала втулки, в нагретом состоянии становятся пластичными и при сопряжении с поверхностями труб и зоной соединения труб, включая сварной шов, плотно прилегают к ним с исключением зазора даже в случае наличия случайных геометрических погрешностей формы и размеров самой втулки и/или концов свариваемых труб, или иных участков труб и/или трубопроводов, что позволяет повысить качество и надежность защиты зоны соединения труб или любого иного участка трубопровода за счет повышения качества гарантированного плотного и гладкого (без складок) прилегания втулки к стенкам труб, что обеспечивается свойством памяти формы модифицированного полимерного материала втулки
- втулка из модифицированного термопластичного полимера с возможностью расширения в диаметре при нагревании с наружным адгезионным слоем обеспечивает повышение эффективности конструкции в процессе эксплуатации за счет равномерной толщины втулки в радиальном и осевом направлениях,
- простота конструкции указанной втулки и ее способность расширяться при нагревании внутри свариваемых труб приводит к упрощению монтажа втулки внутри труб, при этом выбирается втулка с диаметром заведомо меньшим внутреннего диаметра труб для свободного размещения ее во внутреннем пространстве до нагревания,
- применение втулки из полимера увеличивает ее функциональность за счет возможности использования на изогнутых участках трубопроводов, а также при стыковке труб разных по диаметру, при наличии механических отложений, изменяющих диаметр и форму поперечного сечения и т.п.
- простота конструкции указанной втулки и простота ее монтажа в месте установки при отсутствии необходимости в сложном энергоемком оборудовании позволяют снизить материальные и трудовые затраты на изготовление, хранение и монтаж втулок.
Выполнение втулки из терморасширяемого модифицированного полиолефина, обладающего свойством «памяти формы», в частности из полиэтилена высокого давления марки ПВД-153, с коэффициентом расширения достаточным для плотного прилегания втулки в расширенном состоянии к внутренней поверхности трубопровода. При нагреве, расширении и последующем охлаждении, предлагаемая втулка обеспечивает плотное соединение своей наружной стенкой с внутренней поверхностью трубы за счет разницы диаметров: как правило, для плотного прилегания терморасширяемой втулки к внутренним поверхностям труб достаточно, чтобы ее внешний диаметр в максимально расширенном в процессе нагревания состоянии был больше внутреннего диаметра трубопровода по меньшей мере на 5%.
Способность втулки при нагреве плавно увеличиваться в диаметре до размера по крайней мере на 5 процентов и более превышающего внутренний диаметр защищаемых труб обеспечивает качественное формирование внутреннего покрытия поверхностей труб в зоне стыка и других зонах без складок и без зазоров между трубами и втулкой, а также плотное прилегание к любым неровностям внутри труб, таким как сварные швы, погрешности поверхностей труб и т.п.
Выполнение расширяемой втулки с исходным диаметром по меньшей мере на 5% меньше внутреннего диаметра труб позволяет свободно протягивать втулку внутри труб для установки в нужном месте. Это также способствует достижению всех указанных технических результатов.
Выполнение наружной поверхности втулки с указанным адгезионным (клеевым) слоем из композиции на основе сополимеров этилена с винилацетатом, температура плавления которой ниже температуры плавления материала втулки. Адгезионный слой выполнен толщиной 250-800 мкм. Адгезионный слой обеспечивает высокую адгезию терморасширяемой втулки к металлической трубе. При расширении терморасширяемой втулки адгезионный слой расплавляется и при прижатии втулки к поверхности трубопровода лишний расплав адгезионной композиции выдавливается. Такое соединение поверхностей втулки и труб является герметичным и не требует дополнительного применения герметизирующих составов.
Полезная модель поясняется чертежами: на фиг.1 изображено, как частный случай, сварное соединение двух труб и предложенная втулка «РЕЛАЙН» в нерасширенном состоянии перед ее монтажом. На фиг.2 изображено, как частный случай, сварное соединение двух труб и предложенная втулка «РЕЛАЙН» в расширенном состоянии после ее монтажа.
На фиг.1 изображены две трубы 1 и 2 с внутренним покрытием 3 и 4
На прилагаемом чертеже (Фиг.1) изображена нерасширенная втулка РЕЛАЙН из модифицированного термопластичного полимера (6) с адгезионным клеевым слоем (5) перед установкой ее в трубопроводе в месте расположения сварного шва (7) Посредством сварного шва (7) выполняется соединение двух стальных труб (1; 2) с внутренним покрытием (3; 4). Втулка состоит из терморасширяемого трубчатого элемента из модифицированного термопластичного полимера с адгезионным клеевым слоем (5) на наружной поверхности.
На прилагаемом чертеже (Фиг.2) изображена расширенная втулка РЕЛАЙН (6) с адгезионным клеевым слоем (5) в разрезе после ее монтажа в месте расположения сварного шва (7) внутри трубопровода. Посредством сварного шва (7) выполнено соединение двух стальных труб (1; 2) с внутренним покрытием (3; 4). Втулка с адгезионным клеевым слоем (5) в расширенном состоянии полностью изолирует внутреннюю поверхность трубопровода в месте расположения сварного шва от возможного контакта с транспортируемыми по нему средами.
Терморасширяемая втулка РЕЛАЙН в заводских условиях изготавливается таким образом, чтобы ее внешний диаметр в нерасширенном состоянии совместно с клеевым слоем из адгезионного состава был меньше внутреннего диаметра трубопровода в его минимальном сечении для обеспечения свободного необходимого перемещения терморасширяемой втулки РЕЛАЙН по всей длине трубопровода. Способ изготовления трубчатых втулок из модифицированного термопластичного полимера известен специалистам в данной области техники. Втулки РЕЛАЙН устанавливаются в период монтажа трубопроводной системы для обеспечения антикоррозионной защиты его внутренней поверхности в месте формирования сварного шва и отсутствия внутреннего заводского покрытия, либо в любых других проблемных местах труб и/или трубопроводов для создания или восстановления внутреннего защитного слоя.
Втулка РЕЛАЙН устанавливается на конце трубопровода с открытой стороны следующим образом (один из возможных вариантов монтажа втулки).
Втулка РЕЛАЙН подходящего размера одевается на трубную штангу, имеющую достаточную длину. С ее помощью втулка помещается внутрь трубопровода с открытого доступа к месту расположения сварного шва или иного участка для создания внутреннего защитного слоя. Середина втулки РЕЛАЙН должна располагаться по сварному шву или по центру защищаемого участка трубопровода. Прогрев втулки РЕЛАЙН до температуры пластификации (140-200 Град.С) осуществляется за счет известных технических средств, например, таких как электронагреватели ТЭН, греющие кабели, инфракрасные излучатели, газовые излучатели, теплогенераторы и других. Для создания таких температур может применяться также горячий воздух или иная газообразная среда, подаваемая во внутреннее пространство втулки, установленной в нужном месте внутри трубы и/или трубопровода. При этом не требуются сложные передвижные устройства для нагрева.
Под воздействием температуры диаметр втулки из модифицированного термопластичного полимера увеличивается за счет свойств материала с памятью формы, обеспечивая плотное формирование втулки в месте сварного шва или в ином месте трубопровода. Клеевой адгезионный слой имеет температуру плавления 60-95 град.С, что ниже температуры пластификации материала втулки. Он расплавляется и под воздействием прижатия втулки к внутренней поверхности трубопровода вытесняет воздух и заполняет все существующие полости, обеспечивая адгезию втулки к внутренней поверхности трубопровода, а также герметизацию сварного шва при остывании. После установки втулки штанга, обеспечивающая ее монтаж, удаляется из трубопровода. Процесс повторяется по факту монтажа нового трубного отрезка к трубопроводной системе в случае защиты зон сварных соединений трубопровода.
Предлагаемое техническое решение позволяет:
- упростить технологию защиты внутренней поверхности труб в зонах стыка, включая сварной шов, и других зонах;
- обеспечить надежную защиту зон труб или трубопроводов с внутренним защитным покрытием;
- повысить функциональные возможности втулки за счет обеспечения возможности ее установки на участках с изгибами, на участках стыковки труб разного диаметра, а также на участках с погрешностями геометрической формы труб или трубопроводов;
- снизить материальные и трудовые затраты.