СПОСОБ ПОКРЫТИЯ СТЕКЛОМ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБЫ Российский патент 1998 года по МПК C03C27/02 F16L58/14 

Изобретение относится к области нанесения антикоррозионных покрытий на внутреннюю поверхность металлической трубы, применяемой для химической, нефтяной и иных отраслей промышленности.

Известен способ облицовки стеклом металлической трубы путем помещения стеклянной трубчатой заготовки в металлическую трубу, создания внутри заготовки повышенного давления воздуха, нагрева трубы с заготовкой в нагревательной печи до температуры размягчения стекла, соединения его с поверхностью трубы и последующего охлаждения трубы с внутренним покрытием [1].

Основными недостатками известного способа являются низкий КПД процесса нагрева в печи, сложность контроля процесса нанесения покрытия на стенки трубы из-за сложности замера температуры стенки трубы, в результате чего получается некачественное покрытие.

Кроме того, невозможно применять заготовки меньшей длины, чем длина трубы, из-за их нестыковки внутри трубы. Поэтому можно облицовывать трубы длиной, только равной длине заготовки, что ограничивает область применения способа.

Наиболее близким по технической сущности является изобретение, по которому нагрев заготовки в трубе осуществляют при повышенном давлении воздуха при помощи электронагревателя. Электронагреватель перемещают внутри трубы с постоянной скоростью от одного конца трубы к другому. Нагреватель закреплен на штанге, которая перемещается приводными роликами. По штанге подается сжатый воздух и подводится электроэнергия. Контролируется температура процесса по наружной поверхности трубы [2].

Недостатками указанного способа являются:
- большие затраты времени на производство одной трубы из-за того, что нагреватель перемещают по трубе с малой скоростью для обеспечения последовательного нагрева заготовки от одного конца трубы к другому;
- в зоне, переходной от горячей к холодной, особенно в начальный момент работы могут возникать трещины в стекле, что может привести к образованию отверстий в заготовке и утечке воздуха и к возникновению в зонах трещин воздушных пузырей в стекле;
- наружная поверхность трубы будет нагреваться, а следовательно, и деформироваться неравномерно, что может привести к нарушению целостности стеклянного покрытия;
- данный способ имеет ограниченную область применения для труб длиной, равной длине стеклянной заготовки, что меньше длины применяемых в различных отраслях промышленности труб, т.е. практически этот способ не решает проблемы производства труб, защищенных от коррозии.

Указанные основные недостатки могут сказать существенное влияние на качество и экономическую эффективность получаемого изделия.

Задача, решаемая предлагаемым способом, заключается в создании условий, при которых можно осуществить высококачественное соединение стеклянной трубы (заготовки) с внутренней поверхность трубы.

Решение этой задачи возможно различными способами и с помощью различных технических средств. В предлагаемом способе эта задача решается путем продувки горячего воздуха через канал заготовки, что обеспечивает не только разогрев заготовки, но и повышенное давление в ней. Производится разогрев заготовки и трубы одновременно по всей длине трубы, прижим заготовки к поверхности трубы так, чтобы между внутренней поверхностью трубы и наружной поверхностью заготовки не был бы зазора и в идеальном случае, чтобы было спекание этих поверхностей при температуре трубы выше температуры плавления стекла.

Для повышения надежности соединения заготовки с поверхностью трубы из канала между трубой и заготовкой можно отсасывать воздух и тогда усилие прижима заготовки к трубе увеличится. В этом случае при использовании составной заготовки в местах торцевых стыков заготовок горячий воздух будет протекать с большей скоростью, чем по каналу заготовки из-за повышенного перепада давления, и стыки будут размягчаться быстрее, чем тело заготовки, и при установке трубы под углом к горизонту, например вертикально, стыки будут сплавляться до того, как заготовка размягчится, что обеспечит надежное соединение ее с трубой по всей длине трубы.

Для повышения термического КПД способа горячий воздух продувают через несколько труб последовательно, а из последней трубы этот воздух направляют на наружную поверхность труб, чтобы температура труб была выше температуры заготовок.

Отсос воздуха из канала между трубой и заготовкой целесообразно, очевидно, производить на каждой трубе индивидуально, не объединяя все трубы одним отсасывающим каналом.

Установка труб под углом к горизонту, например вертикально, позволит не только повысить качество соединения стыков заготовок, но и качество соединения заготовок с поверхностью труб, т.к. увеличивается давление размягченной заготовки на внутреннюю поверхность трубы за счет гидростатического давления стекла.

При вертикальной установке труб горячий воздух будет отсасываться вверх, что уменьшит вероятность возникновения воздушных пузырей между поверхностями заготовки и трубы, а при наличии принудительного отсоса воздуха, например эксгаустером, вероятность образования воздушных пузырей сводится практически к нулю.

Технический результат, возникающий при реализации способа, заключается в повышении качества соединения заготовки с трубой и в снижении энергетических затрат.

Кроме того, сокращается время на прогрев заготовки и трубы, т.к. разогрев осуществляется горячим газовым потоком, обеспечивающим высокую теплопередачу к поверхности трубы и заготовки. При пропускании потока газа через несколько труб коэффициент использования тепла многократно повышается. Кроме того, многократно сокращается время и затраты энергии на обработку одной трубы за счет того, что можно производить перестановку слабо нагретых труб в конце соединения труб, где температура газа минимальная, в начало соединения, где температура газа максимальная.

Таким образом, производится использование большей части тепла, затрачиваемого на прогрев газа. Поток газа из последней трубы направляется на наружные поверхности труб, что также обеспечивает повышение коэффициента использования тепла.

При наклонном, например вертикальном, расположении трубы могут быть существенно уменьшены производственные площади за счет того, что труба может быть помещена в вертикальном или наклонном колодце, а над поверхностью пола будет размещаться только устройство для спуска и подъема труб. Размещение труб в колодце обеспечивает надежную теплоизоляцию труб. Контролировать температуру труб можно путем замера температуры по глубине колодца и определения зависимости между температурой и качеством полученного покрытия.

Возможность осуществления заявленного способа подтверждается тем, что последовательность выполнения операций, устанавливаемый режим нагрева осуществляются аналогично с известными способами, используемыми в промышленности. Так, последовательность выполнения действий над объектами процесса остеклования труб соответствует прототипу [2], а именно в металлическую трубу вставляют стеклянную заготовку, нагревают ее при повышенном давлении воздуха внутри заготовки и таким образом соединяют стеклянную заготовку с трубой.

Отличительными признаками от известного способа являются:
- нагревание заготовки горячим воздухом при повышенном давлении одновременно по всей длине заготовки;
- обогрев наружной поверхности трубы;
- откачка воздуха из канала между трубой и заготовкой;
- установка трубы под углом к горизонту, причем угол может быть и 90^o.

Все эти отличительные приемы могут быть осуществлены с помощью применяемых в промышленности устройства и способов.

При осуществлении способа с трубами, размещенными горизонтально в теплоизолирующем коробе, их располагают последовательно одна за другой при небольшой длине, соизмеримой с длиной короба. Во всех случаях подачу горячего воздуха (газа) осуществляют последовательно из трубы в трубу и из последней выпускают внутрь короба для согревания заготовок и труб. Из зазора между трубой и заготовкой откачку горячего воздуха производят у каждой трубы, чтобы ускорить прогрев трубы и стеклянной заготовки, особенно при применении составных по длине заготовок. При этом протекающий через зазоры между торцами частей заготовок горячий воздух размягчает за счет интенсивного теплообмена стекло торцев и это обеспечивает герметичное соединение торцев, а перепад давлений между внутренней полостью заготовки и наружным пространством обеспечивает прижим заготовки к трубе и герметичное соединение между частями заготовки и между заготовкой и внутренней поверхностью трубы.

Использование: для нанесения антикоррозионных покрытий на внутреннюю поверхность металлических труб, применяемых в нефтяной, химической и иных отраслях промышленности. Сущность изобретения: в способе покрытия стеклом внутренней поверхности металлической трубы, включающем размещение полой стеклянной заготовки в трубе, нагрев трубы и стеклянной заготовки при одновременном создании повышенного давления воздуха в ее полости по отношению к каналу между трубой и стеклянной заготовкой, нагрев и создание повышенного давления воздуха в полости стеклянной заготовки осуществляют путем продувки горячего воздуха через полую стеклянную заготовку. Одновременно с продувкой горячего воздуха через полую стеклянную заготовку осуществляют откачку воздуха из канала между трубой и стеклянной заготовкой. Несколько труб с размещенными в них полыми стеклянными заготовками устанавливают последовательно, продувают через них горячий воздух, а откачку воздуха осуществляют индивидуально из каждого канала между трубой и стеклянной заготовкой. Воздух из последней стеклянной заготовки можно направлять на наружные поверхности труб. Трубу с размещенной в ней полой стеклянной заготовкой устанавливают наклонно. Способ обеспечивает высококачественное соединение стеклянной заготовки с внутренней поверхностью трубы. 4 з.п. ф-лы.

1. Способ покрытия стеклом внутренней поверхности металлической трубы, включающий размещение полой стеклянной заготовки в трубе, нагрев трубы и стеклянной заготовки при одновременном создании повышенного давления воздуха в ее полости по отношению к каналу между трубой и стеклянной заготовкой, отличающийся тем, что нагрев и создание повышенного давления воздуха в полости стеклянной заготовки осуществляют путем продувки горячего воздуха через полую стеклянную заготовку. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно с продувкой горячего воздуха через полую стеклянную заготовку осуществляют откачку воздуха из канала между трубой и стеклянной заготовкой. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что несколько труб с размещенными в них полыми стеклянными заготовками устанавливают последовательно, продувают через них горячий воздух, а откачку воздуха осуществляют индивидуально из каждого канала между трубой и стеклянной заготовкой. 4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что воздух из последней стеклянной заготовки направляют на наружные поверхности труб. 5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что трубу с размещенной в ней полой стеклянной заготовкой устанавливают наклонно.