УЗЕЛ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2006 года по МПК B23K31/02 F16L13/02 

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.

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.

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.