Способ внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб и устройство для его выполнения

 

Изобретение относится к строительству и используется при сооружении и эксплуатации трубопроводов для противокоррозионной защиты внутренних поверхностей зон сварных стыков труб. Пред сборкой соединяемых сваркой труб внутрь одной из них вводят втулку - свернутую спирально и зафиксированную ленту с размещенным на ее наружной поверхности кольцевым теплоизолирующим материалом. На концах втулки размещены кольцевые слои герметизирующего материала. Надвигают на устройство вторую трубу, собирают стык с обеспечением расчетного зазора между торцами стыкуемых труб. В зазоре размещается фиксатор ленты. Фиксатор извлекают, лента разворачивается и прижимается к внутренней поверхности зоны сварного соединения с перекрытием концов внутреннего покрытия труб и герметизацией зоны сварного шва. Расширяет арсенал технических средств. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области изготовления и монтажа трубопроводов с внутренним антикоррозионным покрытием и может быть использовано при противокоррозионной защите внутренних поверхностей зон сварных стыков при изготовлении трубных секций из труб, имеющих внутреннее покрытие по всей длине, кроме концов, при монтаже магистральных, промысловых и других трубопроводов, предназначенных для транспортирования нефти, подтоварной воды, газа, нефтепродуктов, воды и других сред, из трубных секций или из отдельных труб.

Известен способ и устройство для внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, имеющих внутреннее антикоррозионное покрытие по всей длине, кроме концов труб (патент РФ 2080510, кл. F 16 L 13/02, заявка 95108103/06 от 18.05.95 г., опубликован 27.05.97 г. Авторы: Казаков В.А. , Колеснев С. В., Сынтин Е.П., Канашук Н.И.). Устройство содержит металлическую жесткую втулку, в канавках которой снаружи по ее концам размещены уплотнительные кольца. В центральной части втулки на ее наружной поверхности выполнена проточка, в которой размещен теплоизолирующий материал. Перед установкой устройства во внутренние полости концов соединяемых труб на внутреннюю поверхность концов этих труб наносят герметизирующий состав. Устройство устанавливают во внутренних полостях стыкуемых концов труб при сборке стыка под сварку до соединения труб сваркой. Для получения противокоррозионной защиты приемлемого качества при использовании этого устройства и способа необходимо, чтобы, с одной стороны, внешний диаметр устройства всегда был бы меньше внутреннего диаметра стыкуемых труб, а с другой, чтобы при этом их сопряжении отсутствовал бы и чрезмерно большой зазор. Однако нормативно допускаемые отклонения размеров и формы стандартных труб таковы, что не гарантируется выполнение условий, указанных выше. Кроме того, если учесть, что возможны существенные случайные геометрические погрешности формы и размеров концов труб, приобретаемые в процессе их погрузки, транспортировки, разгрузки, складирования и др., то возможность эффективного использования способа становится проблематичной.

Желательно иметь способ и устройство, позволяющие компенсировать отклонения геометрических размеров и формы внутренних поверхностей концов стыкуемых труб.

Известен способ и устройство для внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, имеющих внутреннее антикоррозионное покрытие по всей длине, кроме концов труб, разработанный фирмой "Tuboscope Vetco International" (США), демонстрировавшийся на 10-й международной выставке "Нефть и газ" в Москве в июне 2001 г. (см. рекламный материал фирмы "Tuboscope Vetco International"). Устройство содержит металлическую жесткую втулку, в канавках которой снаружи по ее концам размещены уплотнительные кольца. В центральной части втулки на ее наружной поверхности выполнена проточка, в которой размещен теплоизолирующий материал, сформированный в виде кольцевого пояса. Перед установкой устройства во внутренние полости концов соединяемых труб на внутреннюю поверхность концов этих труб наносят герметизирующий состав. Устройство устанавливают во внутренних полостях стыкуемых концов труб при сборке стыка под сварку до соединения труб сваркой. Форму и размеры наружных поверхностей концов втулки и внутренних поверхностей концов труб выполняют так, чтобы при их сопряжении имел бы место требуемый зазор. С этой целью, с учетом указанных выше возможных отклонений размеров и формы труб, внутреннюю поверхность концов всех труб калибруют. При этом степень точности должна быть такой, при которой обеспечивается взаимозаменяемость элементов соединения.

Этот способ и конструкция устройства наиболее близки к заявляемым по совокупности существенных признаков и взяты за прототип как для способа, так и для устройства.

Необходимость выполнения операции калибрования внутренней поверхности концов труб усложняет условия использования способа и устройства и повышает затраты.

Желательно иметь способ и устройство для внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, позволяющие компенсировать отклонения геометрических размеров и формы внутренних поверхностей концов стыкуемых труб и исключить операцию калибрования, упростив этим способ и снизив затраты.

Поставленная задача решается тем, что в способе внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, заключающемся в размещении в зоне стыка труб и прилегающих участках внутреннего защитного покрытия устройства, содержащего втулку и теплоизолирующий материал, сформированный в виде кольцевого пояса, размещенный на внешней ее поверхности в центральной части, новым является то, что в устройстве втулка выполнена 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, до соединения труб сваркой на стыкуемом конце одной из труб устанавливают шарнирно-сочлененный сомкнутый монтажно-стопорный узел, охватывающий втулку и фиксирующий ее от саморазвертывания, при этом втулка размещается частью ее длины и центрируется во внутренней полости стыкуемого конца одной из труб, производят сборку стыка труб под сварку путем надвигания стыкуемого конца другой трубы на выступающую часть устройства с образованием между торцами труб зазора, минимальная величина которого регламентируется шарнирно-сочлененным сомкнутым монтажно-стопорным узлом, осуществляют прижатие с расчетным усилием спирально свернутой ленты, оснащенной герметизирующим составом, к внутренней поверхности зоны стыка труб путем размыкания шарнирно-сочлененного монтажно-стопорного узла и последующего его удаления из зоны стыка труб и происходящих вследствие этого дефиксации и частичного саморазвертывания ленты за счет части аккумулированной в ней механической энергии, соединяют трубы сваркой.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, содержащем втулку и теплоизолирующий материал, сформированный в виде кольцевого пояса, размещенный на внешней ее поверхности в центральной части, новым является то, что втулка выполнена 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. Спирально свернутая лента может быть изготовлена в коррозионно-стойком исполнении. Растягивающимся теплоизолирующим материалом может быть стеклоткань соответствующего переплетения. Шарнирно-сочлененный монтажно-стопорный узел может быть выполнен в виде клещей.

Изобретение иллюстрируется графическим материалом, где на фиг.1 представлено устройство, размещенное частью его длины во внутренней полости стыкуемого конца одной из труб; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 показано положение устройства в полости стыка труб к моменту размыкания шарнирно-сочлененного монтажно-стопорного узла и последующего его удаления; на фиг. 4 показан шарнирно-сочлененный монтажно-стопорный узел после его размыкания в зоне стыка; на фиг.5 представлен стык труб после размыкания и удаления шарнирно-сочлененного монтажно-стопорного узла и прижатия ленты, оснащенной герметизирующим составом, к внутренней поверхности зоны стыка труб.

Устройство содержит втулку, выполненную в виде спирально свернутой ленты 1, оснащенной герметизирующим составом 4 и представляющей собой саморазвертывающуюся пружину, в которой в расчетном количестве аккумулирована механическая энергия, временно охваченную шарнирно-сочлененным сомкнутым монтажно-стопорным узлом 2, фиксирующим ее от саморазвертывания с возможностью дефиксации и последующего удаления, и теплоизолирующий материал 3. Ширина и толщина теплоизолирующего материала 3 обеспечивает защиту спирально свернутой ленты 1, оснащенной герметизирующим составом 4, от теплового воздействия при сварке стыка труб. Шарнирно-сочлененный монтажно-стопорный узел 2 включает в себя скобу-рычаг 11, скобу-рычаг 12, шарнир 13 и замок 14. Между торцами труб 5 и 6 имеется зазор 9. Герметизирующий состав 3, частично выдавленный при частичном саморазвертывании спирально свернутой ленты 1, формирует защитные валики 10.

Способ осуществляют следующим образом. Шарнирно-сочлененный сомкнутый монтажно-стопорный узел 2 с фиксируемой им от саморазвертывания втулкой устанавливают на конце одной из стыкуемых труб 5, имеющей внутреннее покрытие 7. Базируясь на внешней поверхности конца трубы 5, шарнирно-сочлененный сомкнутый монтажно-стопорный узел 2 центрирует втулку, размещенную частью своей длины во внутренней полости стыкуемого конца трубы 5. Поперечный размер втулки, оснащенной герметизирующим составом 4 и теплоизолирующим материалом 3, существенно меньше внутреннего диаметра стыкуемых труб 5 и 6, что позволяет избежать попадания герметизирующего состава 4 как на кромку и ближнюю прилегающую к ней зону внутренней поверхности конца трубы 5, так и на кромку и ближнюю прилегающую к ней зону внутренней поверхности конца трубы 6 (при последующем надвигании трубы 6 на устройство). Производят сборку стыка труб 5 и 6 под сварку путем надвигания конца трубы 6 на выступающую часть устройства с обеспечением зазора 9, величина которого регламентируется скобами-рычагами 11 и 12 шарнирно-сочлененного монтажно-стопорного узла 2. Размыкают шарнирно-сочленненный монтажно-стопорный узел 2 с помощью замка 14, придают скобе-рачагу 11 и скобе-рычагу 12 угловое перемещение вокруг шарнира 13 и удаляют шарнирно-сочлененный монтажно-стопорный узел 2 из зоны стыка труб 5 и 6. При размыкании шарнирно-сочленненного монтажно-стопорного узла 2 происходит дефиксация и частичное саморазвертывание ленты 1 за счет части механической энергии, аккумулированной в ней, и растягивание кольцевого пояса из теплоизолирующего материала 3, при этом внутренние поверхности концов стыкуемых труб 5 и 6 ограничивают саморазвертывание ленты 1. Оставшаяся в ленте 1, оснащенной герметизирующим составом 4, в расчетном количестве часть аккумулированной в ней механической энергии обеспечивает ее прижатие с расчетным усилием к внутренней поверхности зоны стыка труб. Производят в случае необходимости корректировку величины зазора 9 путем осевого смещения одной из стыкуемых труб. Сваривают концы труб 5 и 6 по традиционной технологии с предварительной прихваткой или без прихватки. Теплоизолирующий материал 3 обладает требуемым термическим сопротивлением и термостойкостью и исключает недопустимое воздействие тепла сварки на термочувствительный герметизирующий состав 4, которым оснащена лента 1. Расчетная величина усилия прижатия ленты 1 обеспечивает необходимую степень герметизации зоны сварного соединения трубопровода от перекачиваемого по нему продукта и препятствует излишнему выдавливанию герметизирующего состава 4. Требуемое количество механической энергии, которое оставляют в ленте 1 после осуществления ее прижатия, зависит от диаметра трубопровода, физико-механических свойств герметизирующего состава и теплоизолирующего материала и других характеристик, с учетом которых рассчитываются требуемые свойства и параметры ленты 1, осевой момент инерции ее поперечного сечения, рабочая длина и др. Частично выдавленный в процессе частичного развертывания ленты 1 герметизирующий состав 4 формирует защитные валики 10 по всему периметру свернутой ленты 1, что дополнительно повышает надежность внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного стыка. Таким образом, выполнение втулки в виде спирально свернутой ленты, оснащенной герметизирующим составом и представляющей собой саморазвертывающуюся пружину, с учетом того, что ограничителем ее саморазвертывания всякий раз является конкретная поверхность концов стыкуемых труб, имеющая конкретные отклонения геометрических размеров и формы, позволяет всякий раз компенсировать эти конкретные отклонения и всякий раз получать требуемое сопряжение в системе "втулка - концы труб". Полимеризация герметизирующего состава 4 может осуществляться с наружным нагревом стыка труб от внешнего источника, но может проходить и без специального нагрева с учетом свойств герметизирующего состава. Кроме того, некоторое количество тепла, необходимого для полимеризации герметизирующего состава, может быть предварительно аккумулировано в теле устройства.

Пример конкретного выполнения устройства. Металлическая свернутая спирально лента выполнена из пружинной холоднокатаной нагартованной стальной ленты по ГОСТ 2283-79 толщиной 0,5 мм. Теплоизолирующий материал представляет собой высокотемпературостойкую растягивающуюся стеклоткань толщиной 3 мм, сформированную в виде кольцевого пояса. В качестве герметизирующего состава используется тиксотропная (нестекающая) эпоксидная мастика. Металлическая лента имеет коррозионно-стойкое отвержденное покрытие на основе эпоксидной смолы толщиной 0,5 мм. Шарнирно-сочленненный монтажно-стопорный узел выполнен в виде клещей. Трубопровод, сварной стык которого защищают, изготовлен из труб стальных электросварных по ГОСТ 20295-85, имеющих внутреннее коррозионно-стойкое покрытие на основе эпоксидной смолы по всей длине, кроме концов труб. Наружный диаметр трубопровода - 219 мм, толщина стенки - 7 мм. Наружный поперечный размер устройства около 180 мм, длина - 240 мм.

Формула изобретения

1. Способ внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, заключающийся в размещении в зоне сварного шва и прилегающих участках внутреннего защитного покрытия устройства, содержащего втулку и теплоизолирующий материал, сформированный в виде кольцевого пояса, размещенный на внешней ее поверхности в центральной части, отличающийся тем, что в устройстве втулка выполнена 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, до соединения труб сваркой на стыкуемом конце одной из труб устанавливают шарнирно-сочлененный сомкнутый монтажно-стопорный узел, охватывающий втулку и фиксирующий ее от саморазвертывания, при этом втулка размещается частью ее длины и центрируется во внутренней полости стыкуемого конца одной из труб, производят сборку стыка труб под сварку путем надвигания стыкуемого конца другой трубы на выступающую часть устройства с образованием между торцами труб зазора, минимальная величина которого регламентируется шарнирно-сочлененным сомкнутым монтажно-стопорным узлом, осуществляют прижатие с расчетным усилием спирально свернутой ленты, оснащенной герметизирующим составом, к внутренней поверхности зоны стыка труб путем размыкания шарнирно-сочлененного монтажно-стопорного узла и последующего его удаления из зоны стыка труб и происходящих вследствие этого дефиксации и частичного саморазвертывания ленты за счет части аккумулированной в ней механической энергии, соединяют трубы сваркой.

2. Устройство для внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, содержащее втулку и теплоизолирующий материал, сформированный в виде кольцевого пояса, размещенный на внешней ее поверхности в центральной части, отличающееся тем, что втулка выполнена 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.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что спирально свернутая лента изготовлена в коррозионно-стойком исполнении.

4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что растягивающимся теплоизолирующим материалом является стеклоткань соответствующего переплетения.

5. Устройство по п.2, или 3, или 4, отличающееся тем, что шарнирно-сочлененный монтажно-стопорный узел выполнен в виде клещей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5