способ внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб и устройство для его выполнения

Формула изобретения

1. Способ внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, заключающийся в размещении в зоне сварного шва и прилегающих участках внутреннего защитного покрытия устройства, содержащего втулку, выполненную в виде металлической свернутой спирально ленты, а также спирально свернутую пропитанную полимерным связующим прокладку с возможностью ее прижатия лентой к внутренней поверхности зоны стыка труб с расчетным усилием, отличающийся тем, что в устройстве металлическая свернутая спирально лента представляет собой саморазвертывающуюся пружину, в которой в расчетном количестве аккумулирована механическая энергия, оснащенную стопорным элементом, фиксирующим ее от саморазвертывания с возможностью дефиксации путем размыкания гибкого стопорного элемента, прокладка выполнена из теплоизолирующего материала, в определенных ее зонах пропитана полимерным связующим и прикреплена к металлической ленте, устройство размещают частью его длины до соединения труб сваркой во внутренней полости стыкуемого конца одной из труб, производят сборку стыка труб под сварку с надвиганием конца другой трубы на выступающую часть устройства с обеспечением зазора между торцами труб и с размещением при этом концов сомкнутого гибкого стопорного элемента в этом зазоре и частично за пределами труб, осуществляют прижатие с расчетным усилием металлической свернутой спирально лентой прокладки к внутренней поверхности зоны стыка труб путем размыкания гибкого стопорного элемента и последующего его извлечения через зазор между торцами труб и происходящих вследствие этого дефиксации и частичного саморазвертывания ленты за счет части аккумулированной в ней механической энергии, соединяют трубы сваркой.

2. Устройство для внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, содержащее втулку, выполненную в виде металлической свернутой спирально ленты, а также спирально свернутую пропитанную полимерным связующим прокладку с возможностью ее прижатия лентой к внутренней поверхности зоны стыка труб с расчетным усилием, отличающееся тем, что металлическая свернутая спирально лента представляет собой саморазвертывающуюся пружину, в которой в расчетном количестве аккумулирована механическая энергия, оснащенную сомкнутым гибким стопорным элементом, фиксирующим ее от саморазвертывания с возможностью дефиксации путем размыкания гибкого стопорного элемента, прокладка выполнена из теплоизолирующего материала, в определенных ее зонах пропитана полимерным связующим и прикреплена к металлической ленте.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что металлическая свернутая спирально лента изготовлена в коррозионно-стойком исполнении.

4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что теплоизолирующий материал, из которого изготовлена прокладка, представляет собой стеклоткань.

5. Устройство по п.2 или 3, или 4, отличающееся тем, что гибкий стопорный элемент представляет собой отрезок плетеного шнура.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области изготовления и монтажа трубопроводов с внутренним антикоррозионным покрытием и может быть использовано при противокоррозионной защите внутренних поверхностей зон сварных стыков при изготовлении трубных секций из труб, имеющих внутреннее покрытие по всей длине, кроме концов, при монтаже магистральных, промысловых и других трубопроводов, предназначенных для транспортирования нефти, подтоварной воды, газа, нефтепродуктов, воды и других сред, из трубных секций или из отдельных труб.

Известен способ и устройство для внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, имеющих внутреннее антикоррозионное покрытие по всей длине, кроме концов труб, разработанный фирмой “Tuboscope Vetco International” (США), демонстрировавшийся на 10^ой международной выставке “Нефть и газ” в Москве, в июне 2001 г. (см. рекламный материал фирмы “Tuboscope Vetco International”). Устройство содержит металлическую втулку, в канавках которой снаружи по ее концам размещены уплотнительные кольца. В центральной части втулки, на ее наружной поверхности выполнена проточка, в которой размещен теплоизолирующий материал. Перед установкой устройства во внутренние полости концов соединяемых труб на внутреннюю поверхность концов этих труб наносят герметизирующий состав. Устройство устанавливают во внутренних полостях стыкуемых концов труб при сборке стыка под сварку до соединения труб сваркой, что упрощает операцию размещения устройства в защищаемой зоне. Форму и размеры наружных поверхностей концов втулки и внутренних поверхностей концов труб выполняют так, чтобы при их сопряжении отсутствовал значительный зазор, поэтому, с учетом нормативно допускаемых отклонений размеров и формы труб, приобретаемых в процессе их погрузки, транспортировки, разгрузки, складирования и др., а также из-за возможных существенных случайных геометрических погрешностей формы и размеров труб, внутреннюю поверхность концов труб калибруют. При этом степень точности должна быть такой, при которой обеспечивается взаимозаменяемость элементов соединения.

Необходимость выполнения операции калибрования внутренней поверхности концов труб усложняет условия использования способа и устройства и повышает затраты.

Желательно иметь способ и устройство для внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, позволяющий при его использовании исключить операцию калибрования внутренних поверхностей концов труб и этим упростить способ и снизить затраты.

Известен способ и устройство для внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, имеющих внутреннее антикоррозионное покрытие по всей длине, кроме концов труб, заключающийся в размещении после соединения труб сваркой в зоне сварного шва и прилегающих участках внутреннего защитного покрытия устройства, содержащего втулку, выполненную в виде металлической свернутой спирально ленты, а также спирально свернутую и пропитанную полимерным связующим прокладку с возможностью ее прижатия лентой к внутренней поверхности зоны стыка с расчетным усилием. При использовании этого способа и устройства нет необходимости выполнять операцию калибрования внутренних поверхностей концов труб. В связи с тем, что устройство размещают в зоне стыка труб после соединения труб сваркой, введение его вовнутрь трубопровода в эту зону относительно сложно и возможно лишь со стороны свободного (неприваренного) конца трубы. (Патент РФ №2133908, кл. F 16 L 58/02, заявка 97117309/06 от 16.10.97 г., опубликован 27.07.99 г. Авторы: Моисеенков В.А., Шведов В.В, Шведов В.Н. Патентообладатель: Научно-производственное объединение “Тарис”).

Этот способ и конструкция устройства наиболее близки к заявляемым по совокупности существенных признаков и взяты за прототип как для способа, так и для устройства.

При использовании этого способа и устройства выполнение операции по размещению устройства внутри трубопровода путем введения его со стороны свободного (неприваренного) конца трубы вызывает необходимость осуществления внутритрубной операции по доставке устройства от свободного (неприваренного) конца трубы до зоны сварного шва. При использовании стандартных труб расстояние доставки устройства составляет несколько метров, а при использовании обычных двух-, трехтрубных секций – несколько десятков метров, поэтому для выполнения этой операции требуется соответствующий транспортный модуль или другое средство доставки. Кроме того, при использовании этого способа и устройства, вследствие размещения устройства в зоне стыка труб после соединения труб сваркой, возникает необходимость предварительного выполнения операций по освобождению внутритрубной зоны сварного шва от последствий выполненных сварочных работ. Это такие внутритрубные операции как: срезка сварочного грата, очистка поверхности от загрязнений продуктами, выделяемыми в процессе сварки, удаление продуктов срезки и очистки. Для выполнения этих внутритрубных очистных операций также требуются соответствующие технические средства, которые вводят вовнутрь трубопровода в зону сварного шва со стороны свободного (неприваренного) конца трубы. В случае же размещения устройства в зоне сварного шва после соединения труб сваркой без предварительного выполнения внутритрубных очистных операций снижается качество и надежность противокоррозионной защиты зоны сварного соединения, а при наличии увеличенного сварочного грата принципиальная возможность использования этого способа и устройства становится проблематичной.

Необходимость выполнения операций, требующих применения технических средств, вводимых после соединения труб сваркой вовнутрь трубопровода со стороны свободного (неприваренного) конца трубы, усложняет способ и повышает затраты.

Желательно иметь способ и устройство для внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, в котором устройство размещают в полости стыкуемых концов труб до соединения их сваркой и этим упростить способ и снизить затраты.

Поставленная задача решается тем, что в способе внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, заключающемся в размещении в зоне сварного шва и прилегающих участках внутреннего защитного покрытия устройства, содержащего втулку, выполненную в виде металлической свернутой спирально ленты, а также спирально свернутую пропитанную полимерным связующим прокладку с возможностью ее прижатия лентой к внутренней поверхности зоны стыка труб с расчетным усилием, новым является то, что в устройстве металлическая свернутая спирально лента представляет собой саморазвертывающуюся пружину, в которой в расчетном количестве аккумулирована механическая энергия, оснащенную гибким сомкнутым стопорным элементом, фиксирующим ее от саморазвертывания с возможностью дефиксации путем размыкания гибкого стопорного элемента, прокладка выполнена из теплоизолирующего материала, в определенных ее зонах пропитана полимерным связующим и прикреплена к металлической ленте, устройство размещают частью его длины до соединения труб сваркой во внутренней полости стыкуемого конца одной из труб, производят сборку стыка труб под сварку путем надвигания конца другой трубы на выступающую часть устройства с обеспечением зазора между торцами труб и с размещением при этом концов сомкнутого гибкого стопорного элемента в этом зазоре и частично за пределами труб, осуществляют прижатие с расчетным усилием металлической свернутой спирально лентой прокладки к внутренней поверхности зоны стыка труб путем размыкания гибкого стопорного элемента и последующего его извлечения через зазор между торцами труб и происходящих вследствие этого дефиксации и частичного саморазвертывания ленты за счет части аккумулированной в ней механической энергии, соединяют трубы сваркой.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, содержащем втулку, выполненную в виде металлической свернутой спирально ленты, а также спирально свернутую пропитанную полимерным связующим прокладку с возможностью ее прижатия лентой к внутренней поверхности зоны стыка труб с расчетным усилием, новым является то, что металлическая свернутая спирально лента представляет собой саморазвертывающуюся пружину, в которой в расчетном количестве аккумулирована механическая энергия, оснащенную сомкнутым гибким стопорным элементом, фиксирующим ее от саморазвертывания с возможностью дефиксации путем размыкания гибкого стопорного элемента, прокладка выполнена из теплоизолирующего материала, в определенных ее зонах пропитана полимерным связующим и прикреплена к металлической ленте. Металлическая свернутая спирально лента может быть изготовлена в коррозионно-стойком исполнении. Теплоизолирующий материал, из которого изготовлена прокладка, может иметь различные исполнения и, в частном случае, может быть в виде стеклоткани. Гибкий стопорный элемент может иметь различные материальные исполнения и, в частном случае, может представлять собой отрезок плетеного шнура.

Изобретение иллюстрируется графическим материалом, где на фиг.1 представлено устройство, размещенное частью его длины во внутренней полости стыкуемого конца одной из труб; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 показано положение устройства в полости стыка труб к моменту размыкания гибкого стопорного элемента и последующего его извлечения; на фиг.4 представлен стык труб после размыкания и извлечения гибкого элемента, частичного саморазвертывания ленты и прижатия ею прокладки к внутренней поверхности зоны стыка труб.

Устройство содержит втулку, выполненную в виде металлической свернутой спирально ленты 1, представляющей собой саморазвертывающуюся пружину, в которой в расчетном количестве аккумулирована механическая энергия, оснащенную сомкнутым гибким стопорным элементом 2, фиксирующим ее от саморазвертывания с возможностью дефиксации, прокладку 3, выполненную из теплоизолирующего материала. Прокладка 3 лишь в определенных ее зонах 4 пропитана полимерным связующим. Ширина прокладки 3 и размеры ее зон 4, пропитанных полимерным связующим, обеспечивают перекрытие всей внутренней поверхности зоны стыка труб 5 и 6, не имеющей внутренних покрытий 7 и 8, с частичным захватом этих покрытий.

Способ осуществляют следующим образом. Устройство размещают частью его длины до соединения труб сваркой во внутренней полости стыкуемого конца одной из труб 5, имеющей внутреннее покрытие 7. Поперечный размер устройства существенно меньше внутреннего диаметра стыкуемых труб 5 и 6, что позволяет избежать при размещении устройства во внутренних полостях стыкуемых концов труб попадания полимерного связующего из зон 4 прокладки 3 как на кромку и ближнюю прилегающую к ней зону внутренней поверхности трубы 5, так и на кромку и ближнюю прилегающую к ней зону внутренней поверхности конца трубы 6 (при последующем надвигании трубы 6 на устройство). Концы сомкнутого гибкого стопорного элемента 2 размещают за пределами трубы 5. Производят сборку стыка труб 5 и 6 под сварку путем надвигания конца трубы 6 на выступающую часть устройства с использованием традиционных приемов, оборудования и приспособлений, например, трубоукладчиков, наружного центратора и др. При этом обеспечивают зазор 9 между торцами труб: Концы сомкнутого гибкого стопорного элемента 2 размещают в зазоре 9 и частично за пределами труб 5 и 6. Размыкают гибкий стопорный элемент 2 и извлекают его через зазор 9. При размыкании гибкого стопорного элемента 2 происходит дефиксация и частичное саморазвертывание ленты 1 за счет части механической энергии, аккумулированной в ней, при этом внутренние поверхности концов стыкуемых труб 5 и 6 ограничивают саморазвертывание ленты 1. Оставленная в ленте 1 в расчетном количестве часть аккумулированной в ней механической энергии обеспечивает прижатие с расчетным усилием прокладки 3 к внутренней поверхности зоны стыка труб. Сваривают концы труб 5 и 6 по традиционной технологии с предварительной прихваткой или без прихватки. Непропитанные полимерным связующим зоны прокладки 3, изготовленной из теплоизолирующего материала, обладающего требуемым термическим сопротивлением и термостойкостью, исключают недопустимое воздействие тепла сварки на термочувствительное полимерное связующее, которым пропитаны зоны 4 прокладки 3. Расчетная величина усилия прижатия лентой 1 прокладки 3 обеспечивает необходимую степень герметизации зоны сварного соединения трубопровода от перекачиваемого по нему продукта и препятствует излишнему выдавливанию полимерного связующего из зон 4 прокладки 3. Требуемое количество механической энергии, которое оставляют в ленте 1 после осуществления ее прижатия прокладки 3, зависит от диаметра трубопровода, ширины прокладки 3, ее физико-механических свойств и других характеристик, с учетом которых рассчитываются требуемые свойства и параметры ленты 1, осевые моменты инерции ее поперечных сечений, рабочая длина и др. Полимерное связующее, частично выдавленное из зон 4 прокладки 3, формирует защитные валики по всему периметру прокладки, что дополнительно повышает надежность внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного стыка. Полимеризация связующего, которым пропитаны зоны 4 прокладки 3, может осуществляться с наружным нагревом стыка от внешнего источника, но может проходить и без специального нагрева с учетом свойств полимерного связующего. Кроме того, некоторое количество тепла, необходимого для полимеризации связующего, может быть предварительно аккумулировано в теле устройства.

Пример конкретного выполнения устройства. Металлическая свернутая спирально лента выполнена из пружинной холоднокатаной нагартованной стальной ленты по ГОСТ 2283-79 толщиной 0,5 мм. Прокладка выполнена из высокотемпературостойкой стеклоткани толщиной 3 мм, в определенных ее зонах пропитана полимерным связующим на основе эпоксидной смолы и прикреплена к металлической ленте. Металлическая лента имеет коррозионно-стойкое покрытие на основе эпоксидной смолы толщиной 0,5 мм. Гибкий стопорный элемент представляет собой плетеный шнур диаметром 2 мм. Трубопровод, сварной стык которого защищают, изготовлен из труб стальных электросварных по ГОСТ 20295-85, имеющих внутреннее коррозионно-стойкое покрытие на основе эпоксидной смолы по всей длине, кроме концов труб. Наружный диаметр трубопровода 219 мм, толщина стенки 7 мм. Наружный поперечный размер устройства около 180 мм, длина 240 мм.