МОНОБЛОК ЭЛЕКТРОИЗОЛИРУЮЩИЙ ТРУБОПРОВОДНЫЙ Российский патент 2002 года по МПК F16L58/00 

Изобретение относится к области электрохимической (катодной) защиты от коррозии трубопроводного транспорта и может быть использовано для электрического секционирования (разъединения) трубопроводов.

Изолирующее разъединение может быть создано на основе стандартных фланцев с использованием изолирующих прокладок и втулок, обеспечивающих электрическое секционирование участков трубопроводов при выполнении определенной технологии их установки (Рекомендации по применению изолирующих фланцев на трубопроводах. М-ВНИИСТ. 1968).

При относительной простоте и дешевизне традиционных конструкций, создаваемых на основе стандартных фланцев, не удается достигнуть требуемой эксплуатационной надежности, поскольку в процессе длительной эксплуатации имеет место ослабление крепежных элементов, меняющих под нагрузкой свои линейные размеры из-за высокого уровня напряжений в стержнях крепежных элементов, что ведет к разгерметизации соединения.

Конструкция электроизолирующего фланца немецкой фирмы Rhelnaver Maschinen-und Armaturenbau GmbH (RMA) типа "IF" DN 56" RN SI 600 выполнена с использованием известного шпилечного соединения и электроизолирующих втулок, устанавливаемых под каждый крепежный элемент.

В электроизолирующей муфте типа "IK" DN 1400 PN 80 той же фирмы предложено решение, исключающее использование крепежных элементов, при этом технология изготовления подобных муфт остается секретом производства фирмы RMA.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является комплект электроизолирующих вставок для трубопроводов с фланцами, разработанный ДОАО "ВНИПИгаздобыча" и защищенный патентом РФ 2078278, МПК 6 F 16 L 58/00 от 09.08.94.

Данный комплект содержит фланцы, стягиваемые болтами, и установленную между фланцами электроизолирующую вставку.

Электроизолирующая вставка выполнена в виде толстостенной стальной втулки с фланцеобразным выступом в средней части, снабженным удвоенным числом отверстий, в каждом из которых расположена электроизолирующая втулка. Вставка покрыта снаружи слоем электроизолирующей керамики, причем на торцах толстостенной стальной втулки размещены электроизолирующие прокладки.

Однако указанный комплект обладает всеми недостатками шпилечного соединения.

Задачей изобретения является создание бесшпилечного электроизолирующего фланцевого соединения полнозаводской готовности с использованием отечественных материалов и комплектующих.

Указанная задача решается тем, что в моноблоке, содержащем силовую и электроизолирующую части, силовая часть выполнена в виде внешнего цилиндрического корпуса, к торцам которого приварены кольцевые уступы, а внутри внешнего корпуса коаксиально расположены утолщенные втулки, снабженные в местах сопряжения фланцеобразными выступами, и приваренные с другой стороны к переходным участкам трубопроводов, обеспечивающих монтаж моноблока на месте постоянной эксплуатации, а электроизолирующая часть представляет собой электроизолирующие элементы, помещенные на всех поверхностях фланцеобразных выступов, включая электроизолирующие диски, расположенные на обратных сторонах фланцеобразных выступов, причем в углублениях самих фланцеобразных выступов установлена электроизолирующая вставка в виде диэлектрического диска, несущего на своих торцовых поверхностях герметизирующие прокладки, утопленные в тело диска, кроме того, силовая часть включает в себя совокупность распорно-нажимных элементов, каждый из которых имеет два торцовых вкладыша, прилегающих своими скосами к скошенным под таким же углом поверхностям опорного клина, имеющего по оси резьбовое отверстие под болт, помещаемой в углублении кольцевого уступа на шайбе, под которую положено герметизирующее кольцо, а к поверхности одного из вкладышей прижата поверхность упорного сегмента, снабженного выступом, размещаемым в прорези цилиндрического корпуса, который обваривается сварным швом после затяжки болтов, с приложением тарированного усилия, обеспечивающего появление прижимающего усилия после приваривания к цилиндрическому корпусу двух кольцевых уступов.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен общий вид моноблока электроизолирующего трубопроводного с представлением элементов конструкции, которые в готовом изделии скрыты под слоем внешней изоляции; на фиг.2 показано продольное сечение моноблока; на фиг.3 представлен распорно-нажимной элемент в аксонометрии.

Моноблок электроизолирующий трубопроводный включает в себя силовую часть - группу силовых несущих элементов, обеспечивающих восприятие усилий, создаваемых внутренним давлением и внешними нагрузками, характерными для реальных условий эксплуатации, и электролизирующую часть - совокупность электроизолирующих элементов, назначением которых является размыкание электрических цепей.

В состав группы силовых несущих элементов моноблока включен внешний цилиндрический корпус 1, к торцам которого привариваются кольцевые уступы 2 и 3. Кольцевой уступ 2 приваривается к корпусу 1 до монтажа, кольцевой уступ 3 приваривается к корпусу 1 на заключительной стадии операции монтажа готового изделия.

Внутри корпуса 1 расположены утолщенные втулки 4 и 5, снабженные в местах сопряжения фланцеобразными выступами соответственно 6 и 7.

К утолщенным втулкам 4 и 5 приварены переходные участки трубопроводов 8 и 9, обеспечивающие монтаж моноблока на месте постоянной эксплуатации.

На внешних от места сопряжения друг с другом сторонах выступов 6 и 7 установлены электроизолирующие диски 10 и 11, а на внутренних сторонах - тонкие электроизолирующие кольца 12 и 13. Наружная цилиндрическая поверхность выступов 6 и 7 электроизолирована листовыми прокладками 14 и 15.

На сборку элементы 4, 6, 8 и 5, 7, 9 поставляются в электрозащищенном исполнении, а внешняя сторона дисков 10-11 обеспечивает центрацию внутри полости корпуса 1 элементов в сборе.

В углублениях фланцеобразных выступов 6 и 7 расположена электроизолирующая вставка в виде диэлектрического диска 16, несущего на своих торцовых поверхностях герметизирующие прокладки 17, 18, утопленные в тело диска.

Между торцами выступов 6 и 7 над диском 16 установлено кольцевое уплотнение 19, выполненное из электроизолирующего пористого материала, что исключает возможность замыкания электрических цепей влагой, попавшей каким-либо образом во внутренние полости моноблока.

Неотъемлемой частью внешнего цилиндрического корпуса являются распорно-нажимные элементы, представленные на фиг.3. Они обеспечивают равномерность сжатия фланцеобразных выступов 6 и 7 с необходимым усилием в момент монтажа в заводских условиях и в течение всего срока эксплуатации.

Распорно-нажимной элемент включает в себя два торцовых вкладыша 20 и 21, прилегающих своими скосами к скошенным под таким же углом поверхностям опорного клина 22, имеющей по оси резьбовое отверстие под болт 23. К поверхности одного из вкладышей прижата поверхность упорного сегмента 24, снабженного выступом 25, размещаемым в прорези корпуса до его внешней образующей.

В качестве вспомогательного монтажного элемента использованы две боковые накладки 26 (на фиг.3 показана лишь одна), для закрепления которых использованы винты 27.

Плоское металлическое кольцо 28 позволяет осреднить усилие, прикладываемое к диску 11 совокупностью распорно-нажимных элементов, расположенных по окружности.

На торцах моноблока расположены электроизолирующие диски 29 и 30. Таким образом обеспечивается внешнее электрическое разъединение элементов, помещенных внутри корпуса 1 от самого корпуса 1.

Для герметизации отверстий под болты 23 используются резиновые кольца 32, установленные под шайбами 33.

Внутренние полости моноблока заливаются с торцев герметиком, защищаемым от воздействия природных факторов дисками 29 и 30.

Моноблок электроизолирующий трубопроводный используется следующим образом.

На месте постоянной эксплуатации моноблок полнозаводской готовности вваривается в трубопровод за счет выполнения сварного шва на переходных участках трубопроводов 8 и 9. Как представлено на фиг 2, непрерывная электроизолирующая перемычка, электрически разъединяющая корпус 1 с уступами 2 и 3 от переходных участков трубопроводов 8 и 9, толстостенных втулок 4 и 5 и фланцеобразных выступов 6 и 7, включает в свой состав следующие неметаллические элементы: диск 29, заливка герметиком, диск 10, листовой материал 14, кольцо 12, уплотнение 19, листовой материал 15, диск 11, заливка герметиком, диск 30. Сварочный шов, включенный в состав элементов размерной цепи, при своем охлаждении дает отклонения в пределах, соответствующих ГОСТу.

Устранение этого явления достигается за счет применения совокупности распорно-нажимных элементов, расположенных равномерно по всей окружности корпуса 1, в составе которых использованы болты 23.

После приваривания кольцевого уступа 3 в заводских условиях осуществляется затягивание болтов 23 с приложением тарированного усилия, воспроизводя условия шпилечного соединения. Причем конечные результаты затяжки гарантированы независимо от исходного состояния размерных цепей, образованных соединяемыми элементами, испытывающими влияние температуры сварного шва.

Для исключения возможности последующего удлинения крепежных элементов 23 в процессе эксплуатации обваривают все выступы 25, обеспечивая жесткое соединение корпуса 1 с упорными сегментами 24 в единое целое.

Испытание моноблока на герметичность производят после затяжки болтов 23 и после выполнения сварного шва на выступах 25.

В результате этого фланцеобразные выступы 6 и 7 оказываются помещенными между сплошной поверхностью кольцевого уступа 3 и совокупностью упорных сегментов 24, не имеющих возможности изменять свое положение при долговременной эксплуатации в связи со значительным поперечным сечением каждого из сегментов 24 и определяемым этим обстоятельством низким уровнем напряжений. Это способствует увеличению срока эксплуатации моноблока.

Фиксирование при помощи сварного шва, выполняемого между корпусом 1 и уступом 2, осуществляется в условиях их сжатия внешним расчетным усилием.

После затягивания по традиционной схеме всех болтов, размещенных в уступе 2, изделие подвергается испытательному давлению, подтверждающему возможность его эксплуатации.

Использование стандартных крепежных элементов обеспечивает равномерность сжатия герметизирующих прокладок 17, 18 по всему периметру с одновременным обеспечением расчетной величины требуемой степени сжатия.

Величина допустимой внешней нагрузки на моноблок определяется по результатам испытаний изделий, входящих в установочную серию.

К числу преимуществ предложенного технического решения следует отнести:
- возможность сохранения надежного электрического разъединения участков трубопровода в течение 20-25 лет независимо от того, на воздухе размещено фланцевое соединение, под землей или под водой;
- высокие прочностные характеристики моноблока в сборе, что позволяет размещать его на трубопроводе без применения дополнительных разгрузочных устройств в виде мертвых опор и т.п.;
- малую чувствительность к внешним ударным нагрузкам, сопровождающим процесс транспортировки на место постоянной эксплуатации, и сборочные операции в полевых условиях;
- нечувствительность к локальным повреждениям внешнего слоя изоляции на корпусе моноблока;
- наличие внутреннего и внешнего контуров электрического размыкания с размещением электроизолирующих элементов на торцах моноблока;
- надежную герметизацию стыка за счет использования эластичных элементов, которые при плотном прижатии обладают герметизирующими свойствами.

Изобретение относится к строительству и используется при электрохимической защите от коррозии трубопроводного транспорта путем электрического разъединения трубопроводов. Моноблок электроизолирующий трубопроводный включает в себя группу силовых несущих элементов, обеспечивающих восприятие усилий, создаваемых внутренним давлением и внешними нагрузками, характерными для реальных условий эксплуатации, а также совокупность электроизолирующих элементов, назначением которых является размыкание электрических цепей. Повышает надежность трубопровода. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Моноблок электроизолирующий трубопроводный, содержащий силовую часть в виде фланцеобразных выступов, стягиваемых стандартными крепежными элементами, и установленную между ними электроизолирующую часть, отличающийся тем, что силовая часть выполнена в виде внешнего цилиндрического корпуса, к торцам которого приварены кольцевые уступы, а внутри внешнего корпуса коаксиально расположены утолщенные втулки, снабженные в местах сопряжения фланцеобразными выступами, и приваренные с другой стороны к переходным участкам трубопроводов, обеспечивающих монтаж моноблока на месте постоянной эксплуатации, а электроизолирующая часть представляет собой электроизолирующие элементы, помещенные на всех поверхностях фланцеобразных выступов, включая электроизолирующие диски, расположенные на обратных сторонах фланцеобразных выступов, причем в углублениях самих фланцеобразных выступов установлена электроизолирующая вставка в виде диэлектрического диска, несущего на своих торцовых поверхностях герметизирующие прокладки, утопленные в тело диска, кроме того, силовая часть включает в себя совокупность распорно-нажимных элементов, каждый из которых имеет два торцовых вкладыша, прилегающих своими скосами к скошенным под таким же углом поверхностям опорного клина, имеющего по оси резьбовое отверстие под болт, помещаемый в углублении кольцевого уступа на шайбе, под которую положено герметизирующее кольцо, а к поверхности одного из вкладышей прижата поверхность упорного сегмента, снабженного выступом, размещаемым в прорези цилиндрического корпуса, который обваривается сварным швом после затяжки болтов, с приложением тарированного усилия, обеспечивающего появление прижимающего усилия после приваривания к цилиндрическому корпусу двух кольцевых уступов. 2. Моноблок электроизолирующий трубопроводный по п. 1, отличающийся тем, что на его торцах расположены электроизолирующие диски, образующие внешний контур размыкания электрических цепей в совокупности с изоляцией, наносимой на внешнюю поверхность моноблока. 3. Моноблок электроизолирующий трубопроводный по п. 1, отличающийся тем, что его внутренние полости залиты с торцов герметиком, защищаемым в свою очередь от воздействия факторов природной среды электроизолирующими дисками, закрепленными на торце моноблока.