способ футерования металлической трубы

Формула изобретения

СПОСОБ ФУТЕРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТРУБЫ трубчатой оболочкой из термопластичного материала, включающий нагрев термопластичной оболочки, ее деформирование и введение в металлическую трубу с последующим восстановлением размеров оболочки, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности путем увеличения скорости введения оболочки в трубу и улучшения качества футерования, нагрев оболочки осуществляют в локальных участках, расположенных вдоль трубчатой оболочки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к изготовлению многослойных труб и может быть использовано при изготовлении металлических труб с внутренней защитной оболочкой из термопластичных материалов.

Известен способ футерования металлических труб, включающий деформирование пластмассовой оболочки, введение ее в металлические трубы с кольцевым зазором, восстановление размеров пластмассовой оболочки до ее плотного прилегания к внутренней поверхности металлических труб.

Недостаток этого способа заключается в ограниченной области его применения и в невысоком качестве футерованных труб. Ограниченность применения объясняется тем, что при футеровании металлических труб размеры внутренней защитной оболочки необходимо индивидуально подбирать к футеруемой трубе. Расхождение в наружном диаметре оболочки и внутреннем диаметре металлической трубы не должно превышать 10%. Подобрать такие сочетания размеров трубы и оболочки не всегда возможно. Кроме того, при деформировании внутренней оболочки в холодном состоянии в ней образуются остаточные напряжения, сопоставимые по величине с пределом текучести материала. Такой высокий уровень остаточных напряжений способствует ускоренному старению материала оболочки и ее разрушению, т. е. приводит к преждевременному выходу трубопровода из строя.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ футерования металлических труб, включающий нагрев внутренней оболочки и ее деформирование с последующим охлаждением, введение оболочки в металлические трубы и восстановление ее первоначальных размеров.

Недостаток этого способа заключается в его низкой производительности и недостаточно высоком качестве футерованных труб. Низкая производительность технологического процесса футерования объясняется необходимостью охлаждения оболочки после нагрева при введении ее в металлические трубы, независимо от того, чем и как он осуществляется. Низкая теплопроводность полимеров определяет скорость охлаждения нагретой внутренней оболочки и ограничивает скорость футерования (например, полиэтилен охлаждают со скоростью 1 мм толщины стенки внутренней оболочки в течение 5 мин). Недостаточно полное охлаждение приводит к чрезмерной вытяжке внутренней оболочки и ее обрыву при введении в металлические трубы.

Силы сопротивления, например силы трения, возрастают пропорционально длине футеруемых труб. Недостаточно полное охлаждение внутренней оболочки при введении в металлические трубы приводит к ее разрушению за счет чрезмерной вытяжки и ограничивает длину футеруемых труб, что также снижает производительность технологического процесса.

Целью изобретения является повышение производительности путем увеличения скорости введения оболочки в трубу и улучшения качества футерования.

Указанная цель достигается тем, что в предложенном способе футерования, включающем нагрев термопластичной оболочки, ее деформирование и введение в металлические трубы с последующим восстановлением размеров оболочки, нагрев оболочки осуществляют в локальных участках, расположенных вдоль оболочки.

Нагрев части сечения внутренней термопластичной оболочки в процессе ее деформирования, позволяет получить разогретые локальные участки стенки оболочки, расположенные вдоль оболочки. Ширина нагретого участка и количество этих участков зависят от заданной степени деформации внутренней оболочки. При деформировании оболочки из термопластичного материала, с разогретыми вдоль ее стенки локальными участками, в ней формируются местные утолщения стенки без осевой вытяжки самой оболочки (длина оболочки при уменьшении ее диаметра не увеличивается), что снижает уровень осевых остаточных напряжений в стенке оболочки и вероятность ее разрушения. Нагрев оболочки локальными участками при ее деформировании и введении в металлические трубы позволяет регулировать скорость футерования в широких пределах, так как основную часть стенки внутренней оболочки не нагревают и не разупрочняют, что позволяет предотвратить вытяжку и обрыв оболочки при футеровании. Радиальные растягивающие напряжения в утолщениях стенки, образующиеся в оболочке при ее деформировании, при охлаждении беспрепятственно рассеиваются и не оказывают существенного отрицательного воздействия на процесс футерования и качество внутренней оболочки футерованных труб.

На фиг. 1 упрощенно изображен процесс футерования металлической трубы; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

В металлической трубе 1 расположена, частично, внутренняя оболочка 2 из термопластичного материала с нагретыми локальными участками 3. На конце металлической трубы 1 установлена обжимная фильера 4 с нагревателями 5. Конец внутренней оболочки 2 прикреплен к канату 6.

Способ осуществляют в следующей последовательности. На конец предварительно подготовленной (см. фиг. 1) к футерованию трубы 1 устанавливают обжимную фильеру 4 с нагревателями 5. Канат 6 лебедки (не показана) пропускают через трубу 1 и фильеру 4 и прикрепляют к нему конец внутренней оболочки из термопластичного материала 2. Натяжением каната 6 оболочку 2 вводят в трубу 1 волочением через фильеру 4. При этом оболочку деформируют и нагревают в локальных участках 3. В результате она уменьшается в диаметре, а толщина стенки на разогретых участках увеличивается без осевой вытяжки оболочки. После введения внутренней оболочки 2 в трубу 1, ее при необходимости раздувают и прижимают к внутренней поверхности футеруемой трубы. Так как размеры локальных участков 3 относительно всего объема оболочки малы, ее охлаждение и термическую усадку не контролируют и футерование на этом прекращают.

Пример конкретного выполнения способа футерования. На конец трубы 1 (фиг. 1) диаметром 273 мм, с толщиной стенки 9 мм и длиной 12 м установили обжимную фильеру 4 с рабочим диаметром 245 мм. Фильеру 4 снабдили четырьмя расположенными под углом 90^о магнитострикционными вибраторами 5 типа РМС-6М, питающимися от электрического генератора тока УЗГ-10 с рабочей частотой 22 кГц. Канат 6 лебедки (не показана) пропустили через трубу 1 и фильеру 4 и прикрепили к нему с помощью специального устройства (не показано) конец внутренней оболочки 2 диаметром 280 мм с толщиной стенки 6 мм. Оболочку 2 ввели в трубу 1 волочением через фильеру 4. При этом оболочку деформировали и нагревали воздействием ультразвуковых колебаний вибраторами 5, в локальных участках 3 шириной по 40 мм. При деформировании оболочки 2 волочением через фильеру 4 она уменьшилась в диаметре с 280 до 245 мм. Толщина ее стенки в локальных разогретых участках 3 увеличилась с 6 до 13 мм. После введения оболочки 2 в трубу 1 футерование прекратили без дополнительного ее расширения, так как оболочка 2 размещалась в трубе 1 практически без зазора.