Способ соединения труб с внутренним покрытием

 

Использование: строительство и ремонт трубопроводов. Сущность изобретения: в способе соединения труб с внутренним покрытием внутрь труб вставляют втулку из коррозионно-стойкого материала, сваривают стык и в зоне сварного стыка запрессовывают втулку посредством магнитно-импульсной ее раздачи. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области предохранения труб от коррозии и может быть использовано при изготовлении, монтаже и ремонте трубопроводов, предназначенных для транспортирования нефти, нефтепродуктов, газа, различных агрессивных сред, воды и т.д.

В настоящее время в связи с дефицитом металла и большой трудоемкостью монтажных работ большое распространение получает использование трубопроводов, внутренняя поверхность которых имеет защиту от коррозии.

В качестве защитных покрытий широко променяют лакокрасочные материалы, преимущественно на полимерной основе, стеклоэмали, металлические коррозионно-стойкие, например, алюминиевые покрытия.

Применение таких покрытий позволяет довести срок службы трубопроводов до 15-20 лет вместо 2-3 лет даже при транспортировке по ним коррозионно--активных сред, содержащих сероводород, двуокись углерода, ионы хлора.

Однако до настоящего времени применением труб с внутренним антикоррозионным покрытием ограничивается в основном трубопроводами,в которых предусмотрены разъемные фланцевые соединения или резьбовые соединения с помощью муфт.

При строительстве же протяженных, промысловых и магистральных трубопроводов, где основным видом соединения является сварка, трубы с внутренним покрытием до настоящего времени применяются ограниченно. Это вызвано тем, что при монтаже трубопроводов во время сварки значительная зона покрытия в районе сварного шва выгорает.

Для решения проблемы обеспечения сплошности антикоррозионной защиты поверхности трубопроводов, сваренных из труб с термочувствительным, например с полимерным покрытием или покрытием из алюминиевых сплавов, используют различные способы.

Известен способ соединения двух металлических труб с внутренним антикоррозионным покрытием, предложенный французской фирмой "Битионолез", при котором к каждой соединяемой трубе приваривают втулку из коррозионно-стойкого металла. Затем внутреннюю поверхность труб и частично внутреннюю поверхность втулок покрывают слоем полимерного защитного покрытия. Затем свободные концы втулок приваривают друг к другу. Длину втулок выбирают такой, при которой зона термического влияния от сварки исключает разрушение полимерного покрытия.

Известно изобретение голландской фирмы "Груст Хойдстермотчапий" "Способ соединения труб, имеющих внутреннюю защитную облицовку. Это изобретение подобно описанному выше. Отличие состоит в том, что вместо втулок к концам труб приваривают соединительные кольца. Оба эти изобретения обеспечивают противокоррозионную защиту всей внутренней поверхности трубопровода, включая зону сварки. Однако высокая себестоимость, которая определяется использованием дорогостоящего противокоррозионного материала (преимущественно это нержавеющие стали) для соединительных втулок и колец и специальных электродов для сварки, а также снижение прочности соединения, являющейся следствием образования мартенситной структуры и зоне сварки главные недостатками этих изобретений. Чтобы не допустить значительного снижения прочностных характеристик, необходимо выполнение повышенных требований к технологии сварки,что то приводит к дополнительным затратам.

Известно другое изобретение "Трубное соединение с внутренним покрытием и способ его осуществления". Это изобретение запатентовала французская фирма "Атохем" и получила патенты Франции, США, Европейского патентного ведомства. Это изобретение предусматривает применение вместо соединительных втулок и колец нанесение на концевые части внутренней поверхности труб покрытия, например, путем наплавки из нержавеющего материала толщиной 1-1,5 мм. Сварку выполняют в два этапа. На первом этапе выполняют корневой шов из неокисляемого нержавеющего металла, соответствующего материалу покрытия (наплавки), на втором этапе выполняют шов, сваривая основной металл трубы. По сравнению с предыдущими этот вариант защиты сварного шва является более экономичным в плане расхода дорогостоящей стали и позволяет уменьшить ее расход в 10 15 раз.

Однако и этот вариант имеет серьезные недостатки, к основным из которых можно отнести следующие: 1. Трудно обеспечить стабильность качества направляемого слоя на концы длинномерной, тяжелой, имеющей значительные осевые и диаметральные отклонения размеров трубы, вращающейся на приводных роликах на рольганге (где имеет место проскальзывание). Для обеспечения качества необходимо применение сложных, дорогостоящих механических или электронных систем управления.

2. В связи с тем, что для наплавки используют более тугоплавкий материал, то приходится применять такие температурные режимы, при которых возникают структурные изменения в материале трубы и нежелательные напряжения в стенке, приводящие к снижению механических и эксплуатационных характеристик.

3. Трудоемкость выполнения операции калибровки концов труб перед сваркой, без которой невозможно выполнить качественную сборку и последующую сварку, так как толщина свариваемых элементов в корне шва, т.е. толщина наплавленного слоя не превышает 1,5 мм, что соизмеримо и даже менее по сравнению с допусками на диаметральные отклонения (до 1% от диаметра) на трубы, определяемые ГОСТом.

Таким образом, недостатками соединений как с использованием втулок и колец, так и с использованием наплавки являются не только высокая стоимость за счет использования дефицитных материалов и трудоемкости производства работ, но и отсутствие гарантии высокого качества и надежности из-за жестких требований к технологии наплавки и сварки, которые трудно реализовать в производственных условиях.

Поэтому постоянно ведется поиск альтернативных путей антикоррозионной защиты сварного шва. Одним из таких путей является применение робототехнических устройств.

В 1985 г германская фирма Грюнекер в США и Европейском патентном ведомстве запатентовала "Способ и устройство для нанесения покрытий на внутренние поверхности сварных стыков труб".

Значительно раньше, а именно в 1980 г, совместная японо-американская фирма Ниппон Стил Корпорейшен, Дайити Косюхо подала заявку "Способ формирования антикоррозионных слоев на внутренней поверхности металлокерамических труб". Эта заявка была опубликована в 1987 г.

Оба эти способа предполагают, что после сварки между собой труб, имеющих внутреннее антикоррозионное покрытие по всей длине, кроме концов,внутрь трубопровода вводят устройство для нанесения покрытий. Располагают это устройство в зоне сварного стыка и, используя имеющиеся в устройстве запорные диски с кольцами, устанавливают их на расстоянии друг от друга большим, чем длина участка поверхности труб, не имеющих покрытия, создавая таким образом герметичную камеру. Затем поверхности участка трубопровода,не имеющего покрытия, зачищают, удаляют продукты очистки, нагревают с внешней стороны, после чего в камеру впрыскивают материал покрытия. Таким образом восстанавливают сплошность покрытия по всей длине сваренных труб.

Способ защиты сварного шва, реализованный техническими решениями, имеет ряд преимуществ по сравнению с известными способами. Этот способ позволяет: исключить применение дорогостоящих нержавеющих материалов (сталей, сплавов); снизить трудоемкость и требования к технологии сварки, так как производится сварка однородного материала и варится один шов, т.е. производится традиционная сварка, которая освоена в организациях, занятых монтажом и прокладкой трубопроводов.

Однако, наряду с преимуществами такой способ имеет и серьезные недостатки. Главным недостатком является сложность устройства, а следовательно, и его высокая стоимость. Например, французская фирма Сиф Изопайп реализует подобные устройства по цене 1 млн. долларов.

Даже крупные нефтепромысловые объединения не могут позволить себе покупку подобной техники, так как ее потребуется значительное количество для различных типов размеров трубопроводов и большие затраты на содержание специалистов по эксплуатации и приобретению запасных частей.

Для удовлетворения одного из самых важных требований нефтепромысловых объединений, а именно сохранение традиционных видов сварки при монтаже трубопроводов, созданы другие виды соединений, при которых обеспечивается сплошность антикоррозионного покрытия после сварки.

Известно изобретения "Способ сварки труб с внутренней облицовкой" по патенту Великобритании. По этому способу сварку труб осуществляют следующим образом. При сборке под сварку во внутрь двух свариваемых труб устанавливают втулку из термостойкого полимерного материала или металла, перекрывая втулкой внутренние поверхности концов труб, не имеющие облицовки. После сварки в кольцевую полость, образовавшуюся в зоне сварки между наружной поверхностью втулки и внутренними поверхностями соединяемых труб, через отверстия в стенках труб заливают полимер (например, полиуретановую композицию) и отверждают по месту.

Затем отверстия в стенках сваренных труб закрывают. При использовании металлической втулки последнюю после отверждения композиции удаляют.

Главным недостатком способа является трудность обеспечения качества наносимого после сварки покрытия. Низкое качество в данном случае предопределено двумя факторами. Один из них это нанесение покрытия на предварительно неподготовленную поверхность. В рассматриваемом способе имеет место не просто неподготовленная поверхность, а поверхность покрытая окалиной и загрязненная продуктами, выделяемыми в процессе сварки, т.е. шлак, копоть и т.п. Естественно, что получение качественного покрытия при такой поверхности невозможно.

Другими факторами, влияющими на качество покрытия, будет являться заполнение кольцевой полости жидкой полимерной композиции и последующее ее отверждение. В предлагаемом способе обеспечить равномерность заполнения кольцевой полости без газовых включений, не применяя значительные давления, практически невозможно. А производить заполнение полости под давлением не позволяет схема соединения, так как втулка установлена без запрессовки и при заполнении полости жидкая композиция буде течь во внутрь трубопровода. Таким образом, учитывая этот фактор, можно сделать вывод о том. что получить качественное покрытие при такой схеме соединения не представляется возможным.

Следует отметить, что данный способ соединения имеет и другие недостатки, среди которых: ослабление прочности трубопровода из-за наличия отверстий для заливки композиции; возможность повреждения покрытия при извлечении металлической втулки; высокая трудоемкость процесса и т. д.

Известен способ Thru Kote, обеспечивающий сплошность антикоррозионного покрытия сварного соединения, разработанный американской фирмой "Тьюбоскоп". Среди других своих достижений этот способ фирма демонстрировала на международной выставке "Нефтегаз-92" в Москве. Данный способ принят за прототип.

Сущность способа заключается в том, что для обеспечения сплошности антикоррозионного покрытия при соединении труб сваркой используют ниппель (втулку), покрытый со всех сторон термостойким материалом. Ниппель (втулку) при сборке под сварку устанавливают в раструбы, выполненные по концам соединяемых сваркой труб, имеющих на внутренней поверхности антикоррозионное покрытие. Геометрию концов ниппеля (втулки) выполняют в соответствии с геометрией раструбов соединяемых труб. Точность изготовления элементов соединения обеспечивает при сборке плотное соединение по сопрягаемым поверхностям раструбов в трубах и на концах ниппеля (втулки). Для обеспечения надежности и герметичности соединения на концах ниппеля (втулки) наносят эпоксидную мастику, совместимую с покрытием на трубах. Для предотвращения разрушения мастики, а следовательно, и нарушения герметичности соединения газами, образующимися в процессе сварки, на ниппеле (втулке) по обе стороны стыка установлены уплотнительные кольца.

Основными недостатками данного способа являются высокая трудоемкость изготовления и отсутствие надежной герметичности соединения.

Высокая трудоемкость при реализации способа предопределена необходимостью изготовления с высокой точностью раструбов и ниппелей, что позволит обеспечить точность при сборке. Даже обычная операция по получению раструбов на трубах является трудоемкой, требует специального энергосилового и металлоемкого оборудования, и если необходимо обеспечить высокие требования к геометрии раструбов, то затраты на выполнение этой операции многократно увеличиваются. Здесь следует отметить, что высокие требования к геометрии раструбов в трубах и к геометрии ниппеля определяются не только радиальными размерами, но и линейными. При этом степень точности должна быть такой, при которой обеспечивается взаимозаменяемость элементов соединения, иначе сборка не получится. Естественно, что такие требования могут быть выполнены при организации производства элементов соединения только на заводах, которые располагают необходимым набором оборудования и для изготовления и для контроля выполненных работ.

Организовывать подобные производства на промыслах нерентабельно.

Относительно герметичности. В рассматриваемом соединении на герметичность будет сказываться влияние не только точность изготовления элементов соединения, но и условия сборки. При сборке, предусмотренной способом, необходимо выполнять высокие требования, как и соосности элементов соединения, так и к величине усилий поджатия элементов друг к другу. Даже для заводов, располагающих специальными оборудованием, выполнить подобное требование сложно, а в полевых условиях обеспечить выполнение таких требований еще сложнее. Кроме того, герметичность в соединении может быть нарушена либо в результате механических повреждений эпоксидной мастики и уплотнительных колец при сборке, либо газами, выделяемыми при сварке.

Недостатком данного способа является и применение термостойкого материала для покрытия ниппеля (втулки). Очевидно, для такого покрытия используют специальные материалы, наносимые по специальной технологии, так как использование обычных стеклоэмалей, чувствительных к механическим воздействиям и напряжениям, в данном случае неприемлемо.

Проведенный анализ показывает, что в настоящее время продолжается интенсивный поиск способов защиты зоны стыка сварного шва при соединении труб с внутренним термочувствительным покрытием, в которых бы сочетались приемлемые требования к эффективности защиты с производимыми затратами.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение недостатков, присущих аналогам и прототипу, и является следствием такого поиска.

Сущность изобретения заключается в том, что в нем, как и в известном способе соединения труб с внутренним покрытием, сплошность антикоррозионного покрытия внутренней поверхности труб после сварки обеспечивают путем использования втулки из коррозионно-стойкого материала, которую устанавливают при сборке под сварку во внутрь двух соединяемых (свариваемых) труб и перекрывают втулкой зону влияния тепла от сварки на термочувствительное покрытие труб, затем осуществляют уплотнение между наружной поверхностью втулки и покрытыми поверхностями свариваемых труб. Отличие состоит в том, что уплотнение между наружной поверхностью втулки и покрытыми внутренними поверхностями свариваемых труб осуществляют после сварки запрессовкой втулки в сваренные трубы, при этом запрессовку производят путем высокоскоростного пластического деформирования втулки.

Другие отличия состоят и в том, что: втулку изготавливают из коррозионно-стойкого металлического материала, например из нержавеющей стали; втулку изготавливают из коррозионно-стойкого композиционного материала, например боралюминия.

инструмент для высокоскоростного пластического деформирования устанавливают во втулку при сборке под сварку, а после сварки труб и запрессовки втулки извлекают его из сваренных труб; втулку при сборке под сварку с размещенным во втулке инструментом устанавливают в свариваемые трубы с зазором, величину которого назначают больше величины возможного проплава в стыке труб после сварки; при сборке под сварку в зазор между втулкой и стенками свариваемых труб в зоне стыка устанавливают подкладное кольцо.

На фиг. 1-9 представлены три из возможных вариантов способа соединения труб с внутренним термочувствительным полимерным покрытием.

Первый вариант способа проиллюстрирован на фиг. 1-3. В этом варианте показаны: на фиг. 1 предварительная сборка труб перед сваркой с размещенными в трубах втулкой и инструментом (индикатором) для ее деформирования (запрессовки), а также схематично показана магнитно-импульсная установка, к которой подключен индуктор. На последующих фигурах установка не показана; на фиг. 2 соединение труб после выполнения операции сварки; на фиг. 3 то же, после запрессовки втулки в сваренные трубы.

Второй вариант проиллюстрирован на фиг. 4-6 и предусматривает использование в соединении подкладных колец.

Третий вариант способа проиллюстрирован на фиг. 7-9 и предусматривает использование в соединении труб, имеющих специальную разделку кромок под сварку.

Рассмотрим на конкретном примере осуществления первого варианта соединения нефтепромысловых труб ⊘ 114 мм и толщиной стенки 7 мм. В трубах 1 и 2, подлежащих соединению и имеющих внутреннее полимерное термочувствительное покрытие 3 типа П-ЭП-534 или П-ЭП-177, при сборке под сварку, выполненную в соответствии с нормами на строительство трубопроводов /10/, устанавливают втулку 4 с размещенном в ней индуктором 5, подключенным к магнитно-импульсной установке с МИУ-20. В зависимости от среды, которая будет транспортироваться по трубопроводу в качестве коррозионно-стойкого материала, для втулки могут быть использованы алюминиевые сплавы, нержавеющие стали и др. При использовании нержавеющих сталей, обладающих низкой электропроводностью, целесообразно использовать между втулкой и индикатором прокладку-спутник 7 (толщиной менее 0,1 0,2 мм), обладающей высокой электропроводностью. Для изготовления спутников применяют мягкую медь и сплавы. Прокладка-спутник 7, показанная на фиг. 1, на других фигурах не показана.

Длину втулки выбирают такой, чтобы при сборке под сварку она закрывала участок труб, не имеющих покрытия, а ее концы перекрывали покрытые участки поверхностей труб на длине 20 40 мм.

В приведенном варианте внутренние поверхности концов труб не имеют покрытия на длине по 50 мм на концах каждой трубы. Поэтому длина втулки была назначена 100 мм, т. е. при установке она перекрывает участки с покрытием на длине 30 мм. Наружный диаметр втулки выбран из расчета возможного величины проплава, который при сварке труб ⊘ 114 мм может достигать Δ₃= 12 мм величины до 2 мм. Таким образом наружный диаметр втулки составил 95 мм. Материал втулки нержавеющая сталь марки Х18Н10Т, толщина стенки втулки 1 мм, втулка шовная, изготовлена из листового материала. В качестве спутника использована фольга из алюминиевого сплава АДО. При сборке под сварку точную установку втулки и индуктором можно осуществлять различными приемами. Например, индуктор со спутником и надетой на него втулкой на штанге, перемещаемой по трубе на центрирующих роликах во время сборки под сварку, устанавливают, совмещая середину втулки со стыком свариваемых труб. Контроль при этом осуществляют визуально. Затем фиксируют положение труб и втулки с размещенным в ней индуктором фиксирующими устройствами и прихватывают сваркой. Возможен другой вариант сборки. В трубе, к которой необходимо приварить очередную трубу, устанавливают втулку с индуктором в заданном положении относительно торца трубы, а следовательно, и будущего стыка труб. Затем подключают индуктор через кабель к магнитно-импульсной установке. Кабель к индуктору можно подводить через штангу, размещенную в трубе, подлежащей приварке, и расположенной на расстоянии не вызывающих помех для установки втулки и подключение индуктора. После этого осуществляют предварительную запрессовку втулки. Во время предварительной запрессовки индуктор размещают таким образом, чтобы он не выходил за торец трубы и не срезал или отбортовал на нем втулку. После предварительной запрессовки втулки индуктор выставляют на всю длину втулки. Затем подводят привариваемую трубу и осуществляют окончательную сборку под сварку.

Именно этот вариант являлся при отработке авторами предлагаемого способа.

Подготовленный к сварке стык приваривали обычной ручной дуговой сваркой, получив сварной шов 8. После сварки производили окончательную запрессовку втулки в трубы по всей длине втулки. После запрессовки втулка 9 примет окончательную форму, показанную на фиг. 3. Запрессовку втулки производили на следующих режимах работы установки:
для предварительной запрессовки одного конца втулки энергия составляла W 3,3 кДж;
для окончательной запрессовки втулки по всей длине энергия W 5,1 кДж. Описанный первый вариант способа целесообразно использовать на трубах малого диаметра по 159 219 мм,так как на них легче получить качественный шов с небольшой величиной провала, а именно до 2 мм при ручной сварке и 1 1,5 мм при сварке на автоматах.

При сварке труб большого диаметра трудно обеспечить выполнение качественной по прочности сварки и обеспечить при этом величину проплава до 2 мм. Кроме того, не исключено образование острых выступов на проплаве. Чтобы избежать образование острых выступов на проплаве и пробоя втулки при ее запрессовке, необходимо использовать известные приемы технологии сварки с подкладными кольцами, которые определены нормативами на строительство трубопроводов.

Такой вариант соединения представлен на фиг. 4-6. В этом варианте, в отличие от первого, использованы подкладные кольца 10. Соответственно сборку под сварку при этом варианте следует вести с учетом установки подкладного кольца. В остальном технология сборки и последующей запрессовки втулки такая же, как и в первом варианте.

Использование подкладных колец, толщина которых не превышает 2 мм, исключает возможность повреждения втулки при запрессовке.

Величина и форма проплава может быть обеспечена использованием применяемого при строительстве трубопроводов приема, при котором используют трубы с ответными центрирующими поясками. С одной стороны, эти пояски облегчают надежную сборку под сварку, а с другой обеспечивают заданную величину и форму проплава. Трубы с таким вариантом соединения представлены на фиг. 7-9. При этом на трубе 11 на конце выполняют внутреннюю проточку, а на соединяемой с ней трубой 12 выполняют центрирующий поясок. Технология сборки под сварку и запрессовку втулки проводится как и по первым двум вариантам, но с учетом наличия центрирующих поясков на трубах.

Возможны и другие варианты сборки. Например, после сварки производят механическую зачистку шва, а затем на штанге заводят индуктор с размещенной на нем втулкой, выставляют его под сварным стыком, после чего производят запрессовку втулки.

Из описания сущности и примеров осуществления предлагаемого технического решения видно, что совокупность признаков, характеризующих это решение, не встречается у выявленных аналогов и прототипа. Исходя из этого можно сделать вывод о том, что данное техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Руководствуясь статьей 4 п. 1 патентного закона Российской Федерации можно утверждать, что предлагаемое техническое решение соответствует и критерию изобретения "Избирательский уровень", так как оно для специалиста явным образом не следует из достигнутого уровня техники. Неочевидность предлагаемого технического решения можно с точки зрения авторов объяснить двум факторами. Первый фактор это широко распространенное среди специалистов, работающих в области техники, представление о традиционных способах запрессовки деталей, основанных на термическом нагреве или статических способах пластического деформирования. Реализовать эти способы для получения предлагаемого способа соединения практически невозможно.

Использование, например, термического нагрева исключено из-за наличия термочувствительного покрытия в соединении.

Применить статические методы пластического деформирования, к которым можно отнести: раздачу разжимными пуансонами, раскатку роликами, раздачу эластичной средой с использованием прессового оборудования, гидроопрессовку и т. п. для реализации предлагаемого способа соединения также практически невозможно.

Это вызвано тем обстоятельством, что при статических методах пластического деформирования после снятия нагрузок имеет место пружинение деформируемых деталей. Поэтому получить необходимую величину натяга при запрессовке цилиндрических деталей или труб, ведя деформирование изнутри, очень сложно, особенно если внутренний цилиндр тонкостенный. Это подтверждается и практикой. Существует большое многообразие трубных неразъемных соединений, в которых используют специальные обоймы, надеваемые на соединяемые трубы. Затем эти обоймы деформируют, получая необходимую величину натяга. Для обеспечения герметичности соединения на обоймах или соединяемых трубах выполняют специальные уплотняющие элементы в виде канавок или специальных выступов.

Для напрессовывания таких обойм используют сложные габаритные устройства с мощными силовыми приводами, которые завести во внутрь трубы на 8-12 мм, а затем произвести запрессовку путем раздачи цилиндров не представляется возможным.

Известны устройства и способы для получения неразъемных соединений трубопроводов, в которых используют материалы, обладающие памятью. Использование подобных устройств при соединении трубопроводов ограничивается тремя следующими основными факторами:
стоимость материалов
недопустимостью значительного сужения трубопроводов в зоне соединения
необходимость нагрева материала с памятью для получения деформационных процессов.

Если даже не учитывать два первых фактора, можно однозначно сказать, что использование данных способов и устройств для соединения трубопроводов, имеющих внутреннее термочувствительное покрытие, неприемлемо из-за необходимости использования нагрева.

Таким образом можно сделать вывод о том, что статическими методами пластического деформирования произвести напрессовку изнутри одной цилиндрической детали на другую, практически невозможно.

Такую напрессовку осуществлять в принципе невозможно, если применить высокоскоростные способы пластического деформирования, применяющиеся при штамповке. К таким способам относится: штамповка взрывом, электрогидравлическая штамповка, магнитно-импульсная штамповка.

Во время деформации такими способами в результате взаимодействия проходящих и отраженных упругих и пластических волн напряжений и деформаций, в деформируемых деталях после снятия нагрузок пружинение значительно уменьшается или полностью устраняется. Следовательно, устранив пружинение, можно получить при запрессовке изнутри заданную величину натяга.

Однако на практике использование высокоскоростных методов штамповки ограничено из-за ряда существенных недостатков. Среди которых специфические, а иногда и довольно сложные требования к безопасности при выполнении штамповки взрывом и использовании мощных электрических разрядов, сравнительно высокая стоимость пороховых и бризантных разрядов, сложность расчетов, возможность местных разрушений штампуемых металлов, трудность управления процессом взрыва. Недостаточность информированности специалистов об экономичности и результатах внедрения этих процессов в производство.

Как показывает анализ, сложность устойчивое представление о том, что осуществить запрессовку цилиндрических деталей изнутри статическими методами невозможно, а динамическими хотя и возможно, но трудно осуществимо. Это подтверждает не только отсутствием соединений, в которых защиту стыка сварного шва обеспечивают запрессовкой втулок, но и отсутствием постановки задачи по созданию подобных соединений, а это в свою очередь можно отнести ко второму фактору, подтверждающему неочевидность предлагаемого решения.

Преодолев сложившееся представление о возможностях известных методов запрессовки, авторам удалось не только поставить задачу, но и создать способ и конструкцию соединения сочетающих, по их мнению, простоту, надежность антикоррозионной защиты и невысокую стоимость осуществлений. Вполне возможно, что этому способствовал сделанный авторами единственно правильный выбор метода высокоскоростного пластического деформирования, основанному на использовании импульсного магнитного поля. Положительными сторонами этого метода являются высокая степень управляемости на различных режимах, высокая производительность, отсутствие промежуточной среды для передачи энергии, простота инструмента (индуктора) и удобство ввода его в длинномерную трубу. Исходя из приведенных выше доводов можно сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение не могло для специалиста явным образом следовать из достигнутого уровня техники, а следовательно, оно соответствует критерию изобретения "Изобретательский уровень".

При рассмотрении соответствия заявляемого решения критерию изобретения "Промышленное применение" особых доказательств очевидно не требуется, так как решение проблемы защиты сварного шва при соединении трубопроводов, по которым транспортируется жидкость или газ является актуальной для различных отраслей народного хозяйства, например, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической, газовой, теплоэнергетической промышленности, служб коммунального хозяйства и т.д.

Другое дело, что применимость способа в промышленности будет определяться работоспособностью соединения.

Авторами проведены исследования и эксперименты. Исследовались три основных варианта соединений: вариант первый в соединении втулка запрессована внахлест на полимерное покрытие, нанесенное на внутреннюю поверхность сваренных труб; вариант второй в соединение между втулкой и покрытой поверхностью сваренных труб в зоне нахлестки использована эпоксидная грунт-шпатлевка, наносимая до запрессовки втулки в виде поясков на концы втулки или покрытую поверхность труб; вариант третий в соединении в зоне нахлестки между поверхностями втулки и покрытий поверхностью труб установлено уплотнительное кольцо из резины или полиуретана.

За основной показатель работоспособности соединения был принят показатель герметичности.

Результаты испытаний показали возможность обеспечения герметичности по всем трем вариантам, но если два последних варианта обеспечивали герметичность в диапазоне давления до 25 МПа (на большее давление испытания не проводились), то образцы, изготовленные по первому варианту, обеспечивали стабильно герметичность лишь до 5 МПа.

Однако и для этого варианта можно добиться герметичности при более высоких давлениях, изменяя материалы покрытия трубы, толщину покрытия и режимы импульсной обработки.

Таким образом есть все основания считать, что предлагаемое решение соответствует критерию изобретения "Промышленно применимо".

Экономическая эффективность предлагаемого способа соединений не вызывает сомнений.

По сравнению с существующими он универсален, так как может быть применен для соединения труб, имеющих различные виды антикоррозионных неметаллических или металлических покрытий, обеспечивает высокую надежность защиты, прост в реализации, технологичен и не требует больших затрат, так как стоимость магнитно-импульсных установок с комплектом индукторов в настоящее время находится на уровне стоимости сварочных автоматов.

Формула изобретения

1. Способ соединения труб с внутренним покрытием, включающим установку внутрь соединяемых труб втулки (ниппеля) из коррозионностойкого материала, сборку стыка под сварку, сварку и уплотнение между наружной поверхностью втулки (ниппеля) и внутренними покрытыми поверхностями соединяемых труб, отличающийся тем, что уплотнение между наружной поверхностью втулки и покрытыми внутренними поверхностями свариваемых труб осуществляют после сварки запрессовкой втулки в сваренные трубы, при этом запрессовку осуществляют путем высокоскоростного пластического деформирования втулки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что втулку изготавливают из коррозионностойкого материала, например из нержавеющей стали.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что инструмент (индуктор) для высокоскоростного пластидеформирования устанавливают во втулку при сборке под сварку и производят сварку, не извлекая индуктора.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что втулку устанавливают с зазором, величину которого назначают больше величины проплава в стыке сваренных труб или толщины используемых для сварки подкладных колец.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9