Узел сварного соединения трубопровода

Изобретение относится к сварным соединениям трубопроводов, а именно к конструкции узла сварного соединения. Узел содержит металлические трубы с нанесенным на их внутреннюю поверхность защитным покрытием, втулку, размещенную внутри труб, кольцевые элементы, кольцевые неармированные и/или армированные резиновые уплотнения, термоизоляционный материал, герметизирующий материал, как минимум три, Г-образных упора, равно размещенных в радиальной плоскости, или Г-образный кольцевой упор, служащие для установки центров масс. Г-образные упоры или Г-образный кольцевой упор размещены на половине длины втулки и жестко зафиксированы на ее внешней поверхности. Втулка выполнена с цилиндрическим участком и сопряженными с ним развальцованными и/или механически обработанными лезвийным инструментом коническими участками и размещена внутри труб таким образом, что кромки труб контактируют с Г-образными упорами или Г-образным кольцевым упором. Защитное покрытие на внутренней поверхности труб нанесено на расстоянии от их торцов с образованием в зоне нанесения термоненагруженной зоны. На внутренней поверхности втулки нанесено защитное покрытие. Кольцевые элементы жестко закреплены на внешней поверхности цилиндрического участка втулки и равно смещены от его торцов. 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, плотно контактируя с ними. Термоизоляционный материал жестко закреплен на внешней поверхности цилиндрического участка втулки между торцами кольцевых элементов, а герметизирующий материал нанесен на внешнюю поверхность конических участков втулки. Узел выполнен ручной и/или автоматической сваркой с получением сварного шва, площадь которого превышает площадь нормального сечения труб. Это позволит обеспечить более долговечное использование трубопроводов за счет сохранения внутренней поверхности шва от воздействия агрессивных сред. 1 ил.

 

Изобретение относится к области водно-, нефтегазопромысловых соединений трубопроводов. Надежность новой конструкции предполагает усиление прочности зоны стыкового соединения, а распределение нагрузочных усилий, возникающих в жестком стыке, снижает долю концентрированных напряжений вокруг околошовной сварной поверхности. Новый узел соединения не разрушает внутреннее антикоррозионное покрытие и делает возможным создание вокруг него деформационно-упругой системы средств защиты при внутреннем давлении газа и/или жидкости от 0,1 до 18 МПа и более.

К известным аналогам следует отнести ближайший аналог - RU 2218513 C1, F 16 L 58/04, 10.12.2003.

К недостаткам такого соединения следует отнести прерывность качества поверхности внутреннего сварного соединения, что разрушает внутреннее антикоррозионное покрытие и разупрочняет околошовную структуру металла, создавая разнохарактерные силовые напряжения от термических напряжений, снижающих упругодинамические свойства профилей трубопроводов, изменяющиеся во времени на сухопутном профиле и/или водном шельфе природного грунта.

Задачей нового технического решения является повышение технологических возможностей сварного трубопроводного соединения.

Поставленная задача достигается тем, что узел сварного соединения трубопровода, содержащий металлические трубы с нанесенным на их внутреннюю поверхность защитным покрытием и втулку, размещенную внутри труб, отличается тем, что узел выполнен ручной и/или автоматической сваркой с получением сварного шва, площадь которого превышает площадь нормального сечения труб, и имеет кольцевые элементы, кольцевые неармированные и/или армированные резиновые уплотнения, термоизоляционный материал, герметизирующий материал, как минимум, три Г-образных упора, равноразмещенных в радиальной плоскости, или Г-образный кольцевой упор, служащие для установки центров масс, при этом размещенная внутри труб втулка выполнена с цилиндрическим участком и сопряженными с ним развальцованными и/или механически обработанными лезвийным инструментом коническими участками и размещена внутри труб таким образом, что кромки труб контактируют с Г-образными упорами или Г-образным кольцевым упором, а защитное покрытие на внутренней поверхности труб нанесено на расстоянии от их торцев с образованием в зоне нанесения термоненагруженной зоны, причем Г-образные упоры или Г-образный кольцевой упор размещены на половине длины втулки и жестко зафиксированы на ее внешней поверхности, 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 торцев 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, плотно контактируя с ними, термоизоляционный материал жестко закреплен на внешней поверхности цилиндрического участка втулки между торцами кольцевых элементов, а герметизирующий материал нанесен на внешнюю поверхность упомянутых конических участков втулки.

На чертеже изображено продольное сечение сварного соединения трубопроводов.

Цифровые обозначения, используемые на чертеже: сварное соединение (1); торцы (2 и 3); трубы (4 и 5); внутренняя поверхность (6); защитное покрытие (7); осевое расстояние (8); упоры (9, 19); втулка (10); кольцевые элементы (11); резиновые уплотнения (12); приторцовые зоны (13 и 14); защитное покрытие (15); термоизоляционный слой материала (16); слой герметизирующего материала (17 и 18); сварной шов (20); торцы (21 и 22).

Описание узла сварного соединения трубопровода.

Узел сварного соединения трубопровода, содержащий металлические трубы (4 и 5) с нанесенным на их внутреннюю поверхность (6) защитным покрытием (7) и втулку, размещенную внутри труб, отличается тем, что:

1) узел (1) выполнен ручной и/или автоматической сваркой с получением сварного шва (20), площадь которого превышает площадь нормального сечения труб (4 и 5), и имеет кольцевые элементы (11), кольцевые неармированные и/или армированные резиновые уплотнения (12), термоизоляционный материал (16), герметизирующий материал (17 и 18), как минимум, три Г-образных упора (9), равноразмещенных в радиальной плоскости, или Г-образный кольцевой упор (19), служащие для установки центров масс;

2) размещенная внутри труб втулка (10) выполнена с цилиндрическим участком и сопряженными с ним развальцованными и/или механически обработанными лезвийным инструментом коническими участками и размещена внутри труб (4 и 5) таким образом, что кромки труб контактируют с Г-образными упорами (9) или Г-образным кольцевым упором (19);

3) защитное покрытие (15) на внутренней поверхности (6) труб (4 и 5) нанесено на расстоянии (8) от их торцев (2 и 3) с образованием в зоне нанесения термоненагруженной зоны;

4) Г-образные упоры (9) или Г-образный кольцевой упор (19) размещены на половине длины втулки (10) и жестко зафиксированы на ее внешней поверхности;

5) на внутренней поверхности цилиндрического и сопряженных с ним конических участков втулки (10) нанесено защитное покрытие (15);

6) кольцевые элементы (11) жестко закреплены на внешней поверхности цилиндрического участка втулки (10), равно смещены от его торцев (21 и 22) и установлены оппозитно друг другу;

7) кольцевые неармированные и/или армированные резиновые уплотнения (12) размещены на внешней поверхности втулки (10) между нанесенным на внутреннюю поверхность труб (4 и 5) защитным покрытием (15), торцами кольцевых элементов и коническими участками втулки (10), плотно контактируя с ними;

8) термоизоляционный материал (16) жестко закреплен на внешней поверхности цилиндрического участка втулки (10) между торцами кольцевых элементов (11);

9) герметизирующий материал (17 и 18) нанесен на внешнюю поверхность упомянутых конических участков втулки (10).

Пример выполнения узла сварного соединения трубопроводов.

Узел сварного соединения трубопровода, содержащий металлические трубы (4 и 5) с нанесенным на их внутреннюю поверхность (6) защитным покрытием (7) и втулку, размещенную внутри труб, выполняется таким образом, что:

- узел (1) выполнен ручной и/или автоматической сваркой с получением сварного шва (20), площадь которого превышает площадь нормального сечения труб (4 и 5), и имеет кольцевые элементы (11), кольцевые неармированные и/или армированные резиновые уплотнения (12), термоизоляционный материал (16), герметизирующий материал (17 и 18), как минимум, три Г-образных упора (9), равноразмещенных в радиальной плоскости, или Г-образный кольцевой упор (19), служащие для установки центров масс;

- размещенная внутри труб втулка (10) выполнена с цилиндрическим участком и сопряженными с ним развальцованными и/или механически обработанными лезвийным инструментом коническими участками и размещена внутри труб (4 и 5) таким образом, что кромки труб контактируют с Г-образными упорами (9) или Г-образным кольцевым упором (19);

- защитное покрытие (15) на внутренней поверхности (6) труб (4 и 5) нанесено на расстоянии (8) от их торцев (2 и 3) с образованием в зоне нанесения термоненагруженной зоны;

- Г-образные упоры (9) или Г-образный кольцевой упор (19) размещены на половине длины втулки (10) и жестко зафиксированы на ее внешней поверхности;

- на внутренней поверхности цилиндрического и сопряженных с ним конических участков втулки (10) нанесено защитное покрытие (15);

- кольцевые элементы (11) жестко закреплены на внешней поверхности цилиндрического участка втулки (10), равно смещены от его торцев (21 и 22) и установлены оппозитно друг другу;

- кольцевые неармированные и/или армированные резиновые уплотнения (12) размещены на внешней поверхности втулки (10) между нанесенным на внутреннюю поверхность труб (4 и 5) защитным покрытием (15), торцами кольцевых элементов и коническими участками втулки (10), плотно контактируя с ними;

- термоизоляционный материал (16) жестко закреплен на внешней поверхности цилиндрического участка втулки (10) между торцами кольцевых элементов (11);

- герметизирующий материал (17 и 18) нанесен на внешнюю поверхность упомянутых конических участков втулки (10).

Промышленная полезность нового технического решения заключается в модернизации узлов сварных соединений, приводящей к более долговечной и силовой защите стыков труб, а также длительному сохранению внутренней поверхности сварного соединения от воздействия агрессивных жидкостных сред.

Экономическая эффективность заявленного решения достигается увеличением срока службы сварных соединений трубопроводов в пять раз при воздействии на них агрессивных сред, уменьшаются энергозатраты на перекачивание жидкостей, что обеспечивает окупаемость способа оптимизации сварного соединения через три года использования.

Узел сварного соединения трубопровода, содержащий металлические трубы с нанесенным на их внутреннюю поверхность защитным покрытием и втулку, размещенную внутри труб, отличающийся тем, что сварное соединение узла выполнено ручной и/или автоматической сваркой с получением сварного шва, площадь которого превышает площадь нормального сечения труб, а узел имеет кольцевые элементы, кольцевые неармированные и/или армированные резиновые уплотнения, термоизоляционный материал (16), герметизирующий материал, Г-образный кольцевой упор или как минимум три Г-образных упора, равноразмещенных в радиальной плоскости, служащие для установки центров масс, размещенная внутри труб втулка выполнена с цилиндрическим участком и сопряженными с ним развальцованными и/или механически обработанными лезвийным инструментом, коническими участками и размещена внутри труб таким образом, что кромки труб контактируют с Г-образным кольцевым упором или Г-образными упорами, защитное покрытие на внутренней поверхности труб нанесено на расстоянии от их торцов с образованием в зоне нанесения термоненагруженной зоны, Г-образный кольцевой упор или Г-образные упоры размещены на половине длины втулки и жестко зафиксированы на ее внешней поверхности, 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.