способ эмалирования внутренней поверхности труб, предназначенных для изготовления и монтажа трубопроводов с помощью сварки

Формула изобретения

СПОСОБ ЭМАЛИРОВАНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И МОНТАЖА ТРУБОПРОВОДОВ С ПОМОЩЬЮ СВАРКИ, включающий подготовку поверхности, нанесение эмалевого шликера, его сушку и обжиг и последующее получение дополнительного слоя в виде валика на концах труб, формируемого из порошка гранулята эмали, отличающийся тем, что, с целью улучшения защиты сварного шва от коррозии при монтаже трубопроводов, дополнительный слой в виде валика получают в процессе нагрева конца вращающейся с линейной скоростью 50-200 мм/с трубы, начиная от ее торца, при этом порошок эмали выбирают с температурой плавления на 20-100^oС ниже температуры формирования основного слоя покрытия, причем его подсыпку начинают по достижении концом трубы температуры 600-800^oС и производят непрерывно до конечной температуры формирования основного покрытия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к эмалированию и может быть использовано при эмалировании внутренней поверхности труб, предназначенных для изготовления трубопроводов, например, нефтепроводов, газопроводов, водопроводов и др.

Известен способ эмалирования внутренней поверхности труб, включающий подготовку поверхности, нанесение эмалевого шликера, сушку и обжиг покрытия. При этом нанесение покрытия осуществляют при вертикальном положении трубы, а сушку и обжиг горизонтальным [1]

Недостатком указанного способа является то, что при изготовлении трубопроводов методом газовой или электродуговой сварки в зоне сварного шва, покрытие выгорает. В результате этого, коррозионная стойкость зоны шва значительно ниже поверхности трубопровода, защищенного эмалью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, включающий подготовку поверхности, нанесение эмалевого покрытия, его сушку и обжиг, а также последующее нанесение дополнительного слоя в виде валика на внутреннюю поверхность концов труб. При этом дополнительный слой наносят на расстояние 5-10 мм от свариваемых торцов эмалевой пастой, которая в процессе сварки в результате расплавления затекает на зону образовавшегося шва [2]

Недостатком указанного способа является то, что дополнительная операция нанесения эмалевой пасты усложняет процесс монтажа и изготовления трубопроводов, так как наносится в полевых условиях, а кроме того при сварке, как было замечено, замерзшая нанесенная паста местами отскакивает от основного покрытия, в результате чего соответствующие участки зоны образовавшегося шва лишаются защиты от коррозии.

Целью изобретения улучшение защиты сварного шва от коррозии при монтаже трубопроводов.

Цель достигается тем, что в известном способе, включающем подготовку поверхности, нанесение эмалевого шликера, его сушку и обжиг, а также последующее нанесение дополнительного слоя в виде валика, дополнительный слой покрытия наносят в процессе нагрева конца, вращающейся с линейной скоростью 50-200 мм/с посредством подсыпки сухого порошка гранулята эмали на внутреннюю поверхность трубы, начиная от ее торца, при этом температура плавления порошка эмали на 20-100^оС ниже температуры плавления основного слоя покрытия, а подсыпку начинают при достижении концом трубы температуры 600-800^оС и производят непрерывно до конечной температуры формирования основного покрытия.

Предлагаемый способ эмалирования внутренней поверхности труб осуществляется следующим образом.

Трубы, прошедшие очистку внутренней поверхности на дробеструйной установке, подаются на установку для нанесения покрытия. Нанесение покрытия на внутреннюю поверхность труб осуществляют в вертикальном положении, методом передавливания шликера сжатым воздухом из установки (бака) в трубу. После этого осуществляют сушку покрытия на трубах с помощью подогретого до 40-80^оС посредством обдува наружной поверхности и продувкой внутренней полости трубы воздухом, подаваемым через сопла. После окончания сушки покрытия трубы подают на обжиг. Обжиг производят в проходной туннельной печи с косорасположенными роликами транспортного рольганга для придания вращательно-поступательного движения труб. Режим обжига предусматривает нагрев трубы до 900^оС (температуры формирования покрытия).

По окончании обжига трубы поступают на участок, где осуществляют нагрев их концов (например, в индукторе) при одновременном вращении. В процессе нагрева при достижении концом трубы температуры 600-800^оС, с помощью дозирующего устройства (например, бункера, оборудованного приводным шнеком, подающим порошок эмали через насадку, направленную на участок нанесения) начинают подсыпку сухого порошка гранулята эмали, температура плавления которого на 20-100^оС ниже температуры формирования основного покрытия. Подсыпку порошка гранулята эмали осуществляют непрерывно до тех пор, пока температура конца трубы не достигнет температуры формирования основного покрытия. При этом расход порошка эмали в процессе подсыпки в единицу времени поддерживают на одном уровне. После достижения концом трубы температуры формирования основного покрытия (в данном случае 900^оС) прекращают подсыпку и нагрев, производят охлаждение конца трубы на воздухе, контролируют качество и другие параметры валика.

Были проведены сравнительные испытания предлагаемого и известного способов.

Испытания проводили на трубах диаметром 114 мм с толщиной стенки 5 мм, длиной 0,6 м в количестве 6 шт. Все трубы перед нанесением основного слоя покрытия подвергали очистке от окалины и ржавчины путем травления в 20%-ном растворе соляной кислоты. После промывки и сушки на внутреннюю поверхность труб наносили основной слой покрытия путем заливки порции шликера вовнутрь горизонтально вращающейся вокруг своей оси трубы. По окончании нанесения все трубы подвергались сушке потоком воздуха, подогретым до 70^оС в течение 17 мин. В качестве основного покрытия был использован шликер на основе эмали марки 20Ц, который имел следующий мельничный состав, мас. ч.

Гранулят эмали марки 20Ц, ТУ 26-01-449-83 100

Песок кварцевый, ГОСТ 22551-77 01

Глина Чассвьярская

огнеупорная (марка ч-0, ч-1), ТУ 14-8-112-75 2-5

Азотнокислый натрий, ГОСТ 4197-74 0,2

Аммоний молибденово- кислый, ГОСТ 3765-78 0,7

Вода питьевого качества, ГОСТ 2874-82 50

Температура плавления

(формирования) сухого шликера 900^оС

Для подсыпки использовали порошок гранулята эмали 20Ц ТУ 26-01-449-83. Изменяя содержание песка и глины в составе шликера, используемого для нанесения основного слоя покрытия, изменяли разность температур плавления основного слоя и порошка гранулята эмали от 10 до 120^оС.

В процессе нанесения валика в качестве нагревательного устройства, использовали индукционную установку типа ТПЧ-250 с индуктором, в котором осуществляли нагрев концов труб. Вращение труб в процессе нагрева осуществляли на приводном колесном рольганге с регулируемой скоростью вращения (линейная скорость вращения трубы изменялась в пределах 40-250 мм/с). Скорость нагрева конца трубы составляла 8 град/с. Подсыпку порошка осуществляли, когда температура конца трубы достигала 500-900^оС. Для нанесения валика во всех случаях расходовали одинаковое количество порошка эмали 35 кг на один конец трубы. Операцию нанесения валика провели с двух концов трубы. После этого все трубы разрезали пополам и, состыковав концы с нанесенным валиком, сваривали электродуговой сваркой, наиболее распространенной при монтаже трубопроводов в полевых условиях. Сплошность покрытия на сварном шве проверяли как визуально, так и с помощью электроискрового прибора конструкции ТатНИПИнефть. Принцип действия прибора основан на прохождении электрической искры напряжением 400 В через дефектные участки покрытия при прохождении специального контактного датчика ("ерша") внутри трубы.

Данные опробования приведены в таблице (вариант 1-3) нанесение валика при параметрах, определенных в формуле изобретения, дает возможность получить покрытие без нарушения сплошности на всей зоне сварного шва при монтаже трубопроводов.

При опробовании известного способа (вариант 4) установлено, что толщина покрытия на сварном шве составила (по периметру) 0,1-0,7 мм. Проверка покрытия на сплошность показала, что имеются местные точечные прогары до металла трубы. Это объясняется тем, что при осуществлении сварки электрической дугой сбивается (местами) нанесенный валик пасты за счет слабого сцепления с основным слоем покрытия, а толщины основного покрытия в местах отслоения валика не хватает для заплавления сварного шва.

Проверка способа за запредельными значениями параметров, указанных в формуле показала, что в каждом из рассмотренных случаев наблюдается нарушение сплошности покрытия на сварном шве. Так, например, при температуре трубы в начале подсыпки порошка эмали 500^оС (вариант 5 и 9) основной причиной получения неудовлетворительного покрытия шва является то, что при подсыпке порошка происходит его рассредоточение вдоль трубы за счет отсутствия расплавления составляющих в порошке эмали. Валик получается увеличенной ширины и уменьшенной высоты, а уменьшение линейной скорости вращения и резкости температур оплавления основного слоя и порошка эмали (вариант 5) приводит еще и к образованию на валике волны, т.е. разной высоте валика по периметру трубы вследствие сползания (стекания) оплавленного порошка при достижении концом трубы конечной температуры нагрева 900^оС (вариант 5 и 8). Кроме того, для достижения валиком температуры плавления при уменьшенной разности температур плавления с основным слоем покрытия необходимо увеличение времени обжига, что обуславливает прогары на границе валик-основное покрытие и пережог основного покрытия. Последнее происходит и в случаях, когда температура трубы в начале подсыпки составляет 900^оС (вариант 6 и 10), а при увеличении линейной скорости вращения (вариант 7) и разницы температур оплавления (вариант 6 и 12) практически не удается получить валик вследствие растекания (за счет центробежных сил и текучести) расплавленного порошка эмали.

Таким образом, использование предлагаемого способа по сравнению с известным позволяет упростить технологию изготовления и монтажа трубопроводов, а также улучшить защиту сварного шва от коррозии. Это связано с тем, что исключены операции нанесения эмалевой пасты на концы внутренней поверхности эмалированных труб в полевых условиях, поскольку все операции по нанесению валика осуществляются в условиях предприятий, производящих эмалированные трубы и по ориентировочным подсчетам повышает производительность монтажа трубопроводов в 2-3 раза.

Кроме того, предлагаемый способ исключает отслаивание участков валика, улучшает защиту зоны сварного шва, так как в условиях предприятий, производящих эмалированные трубы, легче обеспечить стабильность условий нанесения покрытий.