способ соединения труб с внутренним антикоррозионным покрытием

Формула изобретения

1. Способ соединения труб с внутренним антикоррозионным покрытием, включающий облицовку внутренней поверхности концов труб коррозионно-стойким материалом, наплавку коррозионно-стойкого металла на зону внутренней поверхности, непосредственно прилегающую к торцам труб, нанесение на внутреннюю поверхность труб, включая частично поверхность облицовки, антикоррозионного покрытия и соединение труб сваркой по технологии сварки двухслойных металлов, отличающийся тем, что сначала производят наплавку коррозионно-стойкого металла, затем облицовывают внутреннюю поверхность концов труб, включая частично или полностью поверхность наплавки, адгезионным покрытием из термостойкого коррозионно-стойкого материала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что адгезионное покрытие из термостойкого коррозионно-стойкого материала получают газотермическим напылением коррозионно-стойкого металла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при производстве труб с внутренним противокоррозионным покрытием и строительстве трубопроводов.

Известен способ соединения металлических труб с внутренним антикоррозионным покрытием, включающий установку с некоторым зазором втулок из коррозионностойкого металла внутри концов труб, их закрепление, нанесение на внутреннюю поверхность труб антикоррозионного покрытия, включая частично поверхность втулок, и соединение труб сваркой по технологии сварки двухслойных металлов (пат. РФ №2154221, кл. F 16 L 13/02).

Недостатками этого способа являются низкая надежность соединения при малой толщине стенки втулки (до 3 мм) из-за возможности прожога ее в процессе сварки стыков и высокая стоимость соединения при большой толщине (более 3 мм), так как стоимость коррозионностойкого металла, например марки Х18Н10Т, более чем в 10 раз превышает стоимость малоуглеродистой трубной стали. Кроме того, данный способ сложен, трудоемок и плохо поддается автоматизации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ соединения труб с внутренним антикоррозионным покрытием, при котором концы внутренней поверхности труб облицовывают термостойким коррозионностойким металлом, затем на внутреннюю поверхность труб, включая частично поверхность облицовки, наносят термочувствительное, например полимерное, покрытие и производят соединение труб сваркой встык сначала по облицовке, а затем по основному металлу. Концы внутренней поверхности труб облицовывают тонкостенной втулкой из коррозионностойкого металла, которую запрессовывают со смещением от торца трубы, затем запрессованную втулку с двух сторон или только с одной стороны торца трубы приваривают кольцевым швом к телу трубы, а зону между торцом трубы и втулкой облицовывают путем наплавки коррозионностойкого материала валиками. Запрессовку втулки осуществляют в режиме высокоскоростного пластического деформирования энергией импульсного магнитного поля (пат. РФ №2103594, кл. F 16 L 58/02).

Недостатком этого способа является сложность запрессовки и закрепления тонкостенной втулки из коррозионностойкого металла при малом диаметре труб, когда доступ для сварки к внутреннему торцу втулки затруднен. Кроме того, соединение, полученное этим способом, обладает низкой надежностью, связанной с тем, что на внутреннем конце втулки образуется резкий переход между внутренними поверхностями втулки и трубы, где антикоррозионное покрытие может получить дефекты как при нанесении, так и при эксплуатации. Этот способ также трудно встраивать в автоматические и полуавтоматические линии по производству труб с внутренним антикоррозионным покрытием.

Задачи изобретения - снижение трудоемкости осуществления способа, повышение технологичности его реализации в современных производствах и повышение надежности соединения.

Поставленные задачи решаются тем, что в способе соединения труб с внутренним антикоррозионным покрытием, включающем облицовку внутренней поверхности концов труб коррозионностойким материалом, наплавку коррозионностойкого металла на зону внутренней поверхности, непосредственно прилегающую к торцам труб, нанесение на внутреннюю поверхность труб, включая частично поверхность облицовки, антикоррозионного покрытия и соединение труб сваркой по технологии сварки двухслойных металлов, согласно изобретению, сначала производят наплавку коррозионностойкого металла, затем облицовывают внутреннюю поверхность концов труб, включая частично или полностью поверхность наплавки, адгезионным покрытием из термостойкого коррозионностойкого материала.

Адгезионное покрытие из термостойкого коррозионностойкого материала получают газотермическим напылением коррозионностойкого металла.

Способ поясняется чертежами, где показаны продольные разрезы верхних половин зон соединения труб.

На фиг.1 приведен вариант соединения без проточки, а на фиг.2 - с проточкой на внутренней поверхности концов труб под наплавку коррозионностойкого металла.

Способ осуществляется следующим образом.

Соединяемые концы труб 1 (см. фиг.1) калибруют по внутреннему диаметру до наибольшего предельного размера для данного типоразмера труб по ГОСТ, что обеспечивает более точное совмещение кромок труб при сварке и, следовательно, более высокое качество сварного шва. На кольцевую зону внутренней поверхности шириной 10-50 мм, непосредственно прилегающую к торцам труб, любым из известных методов наплавляют коррозионностойкий металл 2 толщиной 2-5 мм. При необходимости производят подготовку кромок труб под сварку и механическую обработку поверхности наплавленного металла с целью ее выравнивания. Одним из известных методов, позволяющих получить адгезионное покрытие без открытой (сквозной) пористости, например, газотермическим напылением, облицовывают внутреннюю поверхность концов труб на предполагаемую длину термического влияния сварки на антикоррозионное покрытие труб, включая частично или полностью поверхность наплавки, адгезионным покрытием 3 из термостойкого коррозионностойкого материала. На внутреннюю поверхность труб, включая частично поверхность облицовки, наносят антикоррозионное покрытие 4. Соединяют такие трубы сваркой встык по технологии сварки двухслойных металлов: сначала производят сварку корневого шва 5 коррозионностойкими электродами, потом сварку основной части шва 6 - обычными электродами, например УОНИ-13/55.

Наплавка коррозионностойкого металла 2 может быть произведена на внутренние проточки концов труб (см. фиг.2). В этом случае проходное сечение труб практически не уменьшается.

Примеры конкретного исполнения.

Пример 1. Концы стальных труб по ГОСТ 8732-78 диаметром 114 мм и толщиной стенки 4,5 мм калибровали по внутреннему диаметру до 108 мм на длину 150 мм. На зоны внутренней поверхности труб шириной 10 мм, непосредственно прилегающие к их торцам, электродуговым способом с помощью установки ВД-506ДК в среде защитного газа наплавили слой коррозионностойкого металла с использованием присадочной проволоки из металла марки 10Х16Н25АМ6 толщиной 3 мм. При оптимальном режиме наплавки поверхность наплавленного металла получается достаточно ровная. Произвели дробеструйную очистку внутренней поверхности труб, предварительный нагрев концов труб до температуры 150°С и напыление первого, адгезионного, слоя из композиционного порошка марки ПТ-Ю5Н, состоящего из никеля (основа) и 5,2% (по массе) алюминия. Напыляемый участок имеет ширину 100 мм, включая 5 мм ширины зоны наплавленного металла. Затем произвели в несколько циклов напыление основного коррозионностойкого слоя толщиной 800 мкм из композиционного порошка марки ПТ-ЮНХ16СР3, состоящего из никеля (основа), 13,5-16,5% хрома, 2,5-3,5% кремния, 2,0-2,8% бора и 1,2% алюминия. Общая толщина напыленного покрытия составила около 1000 мкм. Покрытие такой толщины практически не имеет сквозных пор и полностью защищает поверхность углеродистой стали от коррозии. Напыление произвели газотермическим воздушно-плазменным способом с использованием установки АПР-404 с плазмотроном. После этого произвели нанесение антикоррозионного покрытия на основе эпоксидной смолы толщиной 250 мкм на внутреннюю поверхность труб, включая частично (шириной 20-40 мм) поверхность облицовки из напыленного материала. Далее нанесли экструзионное полиэтиленовое наружное покрытие и соединили трубы сваркой: сначала произвели сварку корневого шва нержавеющими электродами марки ОЗЛ-6 (металл электрода 10Х25Н13Г2), затем - последующие слои шва электродами УОНИ 13/55.

Пример 2. Концы стальных труб по ГОСТ 8732-78 диаметром 159 мм и толщиной стенки 7 мм калибровали по внутреннему диаметру до 149 мм на длину 200 мм. На внутренней поверхности концов труб механической обработкой выполнили проточки шириной 15 мм, глубиной 3 мм, как показано на фиг.2. На эти проточки наплавили металл марки 10Х16Н25АМ6 толщиной 4 мм. Механической обработкой выровняли поверхность наплавленного металла с внутренней поверхностью трубы. Далее произвели дробеструйную обработку внутренней поверхности труб, нагрев концов труб, напыление коррозионностойкого металла на концевые участки трубы шириной 150 мм, включая всю поверхность наплавки, нанесение антикоррозионного покрытия и сварку труб аналогично примеру 1. В последнем примере получается соединение без уменьшения проходного сечения труб.

Предлагаемый способ позволяет получить соединение труб с внутренним антикоррозионным покрытием с полной защитой от коррозии зоны сварного стыка при минимальном расходе коррозионностойких материалов. Кроме того, облицовка концов внутренней поверхности труб напылением позволяет получить плавный переход от поверхности трубы к поверхности облицовки, что исключает возможность преждевременного разрушения антикоррозионного покрытия трубы на переходе. И, наконец, способ легко вписывается в современные автоматические и полуавтоматические линии по производству труб с внутренним антикоррозионным покрытием.