Изобретение относится к области изготовления труб, а именно пластиковых труб с металлическими законцовками, и может быть использовано при изготовлении магистральных труб, электроизолирующих, компенсационных и других вставок из композиционных материалов, предназначенных для защиты от коррозии, вибраций, компенсации температурных перемещений и т.д. в нефте- и газопроводах, тепловых сетях, линиях транспортировки агрессивных сред и т.д.
Известен способ изготовления пластиковой трубы [1] включающий изготовления двух металлических законцовок, установку их на оправку, намотку арматуры, пропитанной связующим, на оправку и наружные поверхности металлических законцовок, отверждение пластика, демонтаж трубы с оправки и нанесение на ее внутреннюю поверхность герметизирующего слоя.
Известный способ обладает существенным недостатком, а именно сложностью получения герметичного соединения пластика с металлической законцовкой, т.к. при нагружении высоким внутренним давлением происходит разрушение герметизирующей пленки, обусловленное разными жесткостями металлической законцовки и пластика.
Известен также способ изготовления пластиковой трубы [2], включающий укладку перед намоткой арматуры на оправку и/или части наружных поверхностей законцовок герметизирующего слоя, например резины.
Данный способ повышает степень герметичности трубы, т.к. слой резины, находящийся между пластиком и законцовками, препятствует протеканию между ними рабочей среды, находящейся под давлением.
Однако этот способ также не лишен недостатков, а именно требует высокую степень чистоты наружной поверхности законцовок и укладки на них клеевых составов, т.к. наличие зазоров, даже минимальных, между законцовкой и резиной приводит к разгерметизации узла соединения при нагружении трубы внутренним давлением.
Все это приводит к снижению уровня рабочих давлений, при которых допускается эксплуатация труб, изготавливаемых таким способом.
Целью предлагаемого изобретения является повышение несущей способности трубы за счет создания герметичного соединения металлической законцовки и пластика.
Это достигается тем, что в известном способе изготовления пластиковой трубы, включающем установку металлических законцовок в намоточное приспособление, укладку на их наружные поверхности не менее одного сплошного герметизирующего слоя, например резины, намотку на него арматуры, пропитанной связующим, и отверждение при нагреве, перед укладкой сплошного герметизирующего слоя на наружных поверхностях законцовок размещают не контактирующие между собой дублирующие герметизирующие слои, затем на них с зазорами относительно внешних краев наносят разделительный слой, например из стеклоткани.
Кроме того, зазоры от внешних краев дублирующий герметизирующих слоев до соответствующих краев разделительного слоя выбирают в пределах больше 1 мм, но меньше длины наружной поверхности законцовки, перекрываемой сплошным герметизирующим слоем.
Кроме того, разделительный слой перед укладкой может быть покрыт антиадгезивом, например фторопластовой пленкой.
Кроме того, основной и дублирующие герметизирующие слои перед укладкой вулканизируют, а на части наружных поверхностей законцовок и контактирующие между собой поверхности герметизирующих слоев наносят клеевой состав.
Размещение на наружных поверхностях законцовок, перед укладкой сплошного герметизирующего слоя, не контактирующих между собой дублирующих герметизирующих слоев, с последующей укладкой на низ с зазорами относительно внешних краев разделительного слоя, например из стеклоткани, позволяет проникнуть давлению среды между герметизирующими слоями, прижать дублирующий герметизирующий слой к наружной поверхности законцовок и обеспечить полную герметичность соединения между пластиком и металлом за счет абтюрирующего эффекта, возникающего вследствие разности давлений.
Наличие зазоров, а также большая длина сплошного герметизирующего слоя, чем длина разделительного слоя, обеспечивают частичный контакт поверхностей герметизирующих слоев, что позволяет при нагреве трубы провести их совместную вулканизацию с образованием монолитной манжеты, не допускающей прорывы рабочей среды под давлением между герметизирующими слоями.
Выбор зазоров между внешним краев законцовки и соответствующими краями разделительного слоя менее 1 мм не позволит создать достаточного контакта между герметизирующими слоями, что может привести к прорыву рабочей среды и разгерметизации трубы.
Выбор зазора больше или равного длине наружной поверхности законцовки, перекрываемой сплошным герметизирующим слоем не позволит создать абтюрирующий эффект и может привести к прорыву рабочей среды между законцовкой и дублирующим слоем.
Покрытие разделительного слоя перед укладкой антиадгезивом, например, фторопластовой пленкой, позволяет добиться полного абтюрирующего эффекта за счет исключения возможности проникновения резины в структуру разделительного слоя.
Вулканизация герметизирующих слоев перед укладкой и нанесение на наружные поверхности законцовок и контактирующие между собой поверхности герметизирующих слоев клеевого состава позволяет применять термостойкие резины, температура вулканизации которых выше допустимой температуры нагрева для отверждения связующего.
На фиг. 1 изображена пластиковая труба в разрезе на оправке; на фиг. 2 - фрагмент пластиковой трубы с разделительным слоем, покрытым антиадгезивом; на фиг. 3 - фрагмент пластиковой трубы с нанесенным на законцовки клеевым раствором.
Способ осуществляется следующим образом: металлические законцовки 1, 2 (фиг. 1) размещают на металлической разборной оправке 3 и вместе с ней устанавливают в намоточный станок СНП-2 (на фиг. не показан), затем на наружные поверхности A и B законцовок 1, 2, соответственно, укладывают дублирующие герметизирующие слои 4, 5 из сырой каландрованной резины 51-2058 ТУ 105180-88, после чего на дублирующих герметизирующих слоях 4, 5 и оправке 3 размещают разделительный слой 6 из стеклоткани Т10-80 ГОСТ 19170-73 с зазорами между его внешними краями и внешними краями дублирующих герметизирующих слоем 4, 5. На разделительный слой 6 и свободные от него наружные поверхности дублирующих герметизирующий слоев 4, 5 укладывают сплошной герметизирующий слой 7 из сырой каландрованной резины марки 51-2058 ТУ 105188-88, а на него и наружные поверхности законцовок 1, 2 производят спирально-кольцевую намотку арматуры 8 в виде жгута марки РВМН ТУ 6-05-241-404-84, пропитанного эпоксидным связующим ЭТФМ ТУ 1-596-36-82 (на фиг. не изображено).
После намотки оправку 3 с уложенными на нее материалами помещают в аэродинамическую печь АРП-12 и проводят одновременную вулканизацию резины и полимеризацию связующего по режиму:
- подъем температуры в печи до 90oC в течении 2,5 ч;
- выдержка при 90oC в течении 3 ч;
- подъем температуры до 120oC за 1,5 ч;
- выдержка при 120oC в течении 4 ч;
- подъем температуры до 150oC за 1,5 ч;
- выдержка при 150oC в течение 6 ч;
- подъем температуры до 170oC за 1 ч;
- выдержка при 170oC в течение 8 ч;
- охлаждение до температуры 70oC при закрытых дверях печи, дальнейшее охлаждение - свободное.
После охлаждения оправку 3 извлекают из готовой трубы.
Нагрев и давление, вызываемое арматурой 8, обеспечивают герметизацию сплошного 7 и дублирующих герметизирующих слоев 4, 5 и получение в местах зазоров из контактов монолитных герметичных соединений.
Возможны другие варианты реализации способа: а) разделительный слой 6 перед укладкой покрывают антиадгезивом в виде пленок 9, 10 (фиг. 2) на основе фторопласта Ф4 ГОСТ 24222-80 и б) дублирующие слои 4, 5 и сплошной герметизирующий слой 7 перед укладкой вулканизируют в течение 1 ч при 160oC и давлении 1,0 МПа, а на поверхности А, Б законцовок 1, 2 в местах зазоров на слом 4, 5 и 7 наносят клеевые пленки 11, 12 соответственно (фиг. 3).
В качестве клеящего состава используют пленочный клей ВК 32 ОСТ 92-0948-74, который отверждается по тому же режиму, что и полимерное связующее ЭТФМ ТУ 1-596-36-82.
Предлагаемым способом изготавливали три пластиковые трубы и одну трубу - по способу-прототипу.
Технические характеристики трубы:
Условное давление, МПа - 7,5
Условный проход, мм - 700
Вес, кг - 700
Материал законцовок - Сталь ст. 3 ГОСТ 10705-91
Материал основных и дублирующих герметизирующих слоев - Резина 51-2058 ТУ 51-2058 ТУ 105180-88
Разделительный слой - Стеклоткань Т10-80 ГОСТ 19170-73
Арматура - Стекложгут РВМН ТУ 6-05-241-404-84
Связующие - ЭТФМ ТУ 1-596-36-82
Сначала для всех вариантов изготовили четыре пары металлических законцовок 1, 2, которые во всех случаях размещали на оправке 3 цехового изготовления и устанавливали вместе с ней в станок СНП-2. Зазор (расстояния от внешних краев дублирующих герметизирующих слоев 4, 5 до соответствующих внешних краев разделительного слоя 6) для всех вариантов составлял 5 мм при длине законцовки 120 мм и длинах А, Б наружных поверхностей законцовок 1, 2, перекрываемых сплошным дублирующим слоем 7 - 40 мм. После укладки сплошного герметизирующего слоя 7 во всех случаях производили намотку арматуры 8, пропитанной связующим, а затем проводили его отверждение в печи АРП-12 по известному режиму.
Варианты различались состоянием и обработкой герметизирующих слоев 4, 5, 7 и разделительного слоя 6..
Вариант 1. На поверхности А, Б законцовок 1, 2 укладывали невулканизованные дублирующие герметизирующие слои 4, 5, на них разделительный слой 6 в виде сухой стеклоткани, а на него - сплошной герметизирующий слой 7 из невулканизированной резины.
Вариант 2. Отличался от варианта 1 тем, что разделительный слой 6 перед укладкой покрывали антиадгезивными слоями 9, 10 в виде пленки из фторопласта Ф4 ГОСТ 24222-80.
Вариант 3. Отличался от варианта 1 тем, что слои 4, 5 и 7 перед укладкой вулканизировали в пресс-форме цехового изготовления при температуре 160oC, давлении 1,0 МПа в течение 1 ч, а на поверхности А, Б законцовок 1, 2 и на поверхности контакта слоев 4, 5 и 7 наносили клеевые слои 11, 12, соответственно, в виде пленочного клея ВК 32 ОСТ 92-0948-74, которые отверждали по режиму полимеризации связующего.
После изготовления все четыре трубы доводили до разрушения внутренним давлением в специальном гидростенде.
Испытания труб дали следующие результаты: вариант 1 - 16,5 МПа, вариант 2 - 21,0 МПа, вариант 3 - 18,0 МПа. Труба, изготовленная по способу-прототипу, выдержала 8,5 МПа. Трубы, изготовленные предлагаемым способом, показали более чем двухкратное превышение несущей способности над трубой, изготовленной по способу-прототипу.
Предлагаемый способ позволяет увеличить несущую способность пластиковых труб за счет повышения герметичности соединения пластика и металлических законцовок и применять такие изделия в высоконагруженных трубопроводах.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УЗЛА СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ | 1995 |
|
RU2111404C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛИРУЮЩЕЙ ВСТАВКИ | 1996 |
|
RU2119114C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УЗЛА СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ | 2003 |
|
RU2249150C1 |
СОЕДИНЕНИЕ ТРУБ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ | 1999 |
|
RU2154767C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УЗЛА СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ | 2002 |
|
RU2235939C2 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ ТРУБЧАТОЙ ФОРМЫ (ВАРИАНТЫ) И ИЗДЕЛИЕ ТРУБЧАТОЙ ФОРМЫ (ВАРИАНТЫ) | 2008 |
|
RU2375174C1 |
АНТЕННЫЙ ОБТЕКАТЕЛЬ, СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОЯ АНТЕННОГО ОБТЕКАТЕЛЯ | 2001 |
|
RU2186444C1 |
Способ изготовления криволинейной трубы из композиционных материалов, оправка и стапель для осуществления этого способа и криволинейная труба из композиционных материалов | 2022 |
|
RU2808014C2 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСА ТРАНСПОРТНО-ПУСКОВОГО КОНТЕЙНЕРА ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ (ВАРИАНТЫ) | 2011 |
|
RU2492048C1 |
ТРУБА ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ И ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 1999 |
|
RU2166145C1 |
Способ изготовления пластиковой трубы может быть использован для изготовления магистральных труб. Способ включает установку металлических законцовок в намоточное приспособление, укладку не менее одного сплошного герметизирующего слоя, намотку на него арматуры, пропитанной полимерным связующим и отверждение при нагреве. Перед укладкой сплошного герметизирующего слоя на наружных поверхностях законцовок размещают не контактирующие между собой дублирующие герметизирующие слои. Затем на них с зазорами относительно внешних краев наносят разделительный слой. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Комаров Г.В | |||
Способы соединения деталей из пластических масс | |||
- М | |||
Химия, 1979, с.61 | |||
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
Воробей В.В | |||
и др | |||
Соединения конструкций из композиционных материалов | |||
- Л.: Машиностроение, 1985, с.21. |
Авторы
Даты
1998-05-20—Публикация
1996-03-12—Подача