способ изготовления электроизолирующей вставки для трубопровода

Формула изобретения

1. Способ изготовления электроизолирующей вставки для трубопровода, включающий размещение между смежными торцами двух патрубков, выполненных из материала трубопровода, и между патрубками и соединяющей их наружной муфтой диэлектрических прокладок, неразъемное соединение патрубков муфтой путем совместной радиальной раздачи патрубков и муфты с формированием кольцевых выступов на наружных поверхностях патрубков и муфты высотой, превышающей толщину диэлектрических прокладок между патрубками и муфтой, и футерование внутренней поверхности патрубков полимерной оболочкой, концы которой закрепляют и герметизируют путем радиальной деформации в них металлических защемляющих наконечников, отличающийся тем, что кольцевые выступы на наружных поверхностях муфты и патрубков формируют на некотором удалении от концов муфты, а концевые участки муфты редуцируют путем радиального обжима с формированием внутренних выступов в патрубках.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что диэлектрические прокладки между патрубками и муфтой приклеивают к наружным поверхностям патрубков до соединения патрубков с муфтой.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что приклеивание диэлектрических прокладок производят путем экструзионного нанесения полимерного клея-расплава на наружные поверхности патрубков.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в случае установки вставки на трубопроводе, перекачивающем электропроводную коррозионно-активную жидкость, внутри наружных концов патрубков закрепляют гальванические протекторные вставки, электрически соединенные с патрубками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для электрического разъединения трубопроводов и/или их участков.

Известен способ изготовления токоизолирующего соединения для трубопровода, включающий внутреннюю проточку смежных концов двух патрубков, размещение и прикрепление в проточках общей диэлектрической катушки, а в зазоре между торцами патрубков - диэлектрического кольца и формирование на наружной поверхности смежных концов патрубков стеклопластиковой обмотки (пат. РФ № 2174638, кл. F16L 25/03, опубл. 10.10.01 г.).

Недостатком этого способа является высокая трудоемкость изготовления и низкая прочность получаемого соединения на изгибающие и растягивающие нагрузки.

Известен способ изготовления токоизолирующей вставки, включающий неразъемное муфтовое соединение двух отрезков трубы, изготовленных из того же материала, что и трубопровод, с предварительным размещением диэлектрических прокладок между поверхностями отрезков трубы и муфты и между смежными торцами отрезков трубы. Согласно описанию изобретения неразъемное муфтовое соединение выполняют путем радиального обжатия муфты, имеющей на концах кольцевые выступы (пат. РФ № 2131949, кл. C23F 13/00, опубл. 20.06.99 г.).

Недостатком этого способа является высокая трудоемкость изготовления, обусловленная необходимостью токарной обработки, с целью формирования кольцевых выступов внутренней поверхности муфты на значительном по длине участке (при малой длине этого участка снижается прочность соединения на изгиб), сопровождающейся съемом металла на большую глубину (при толщине снимаемого металла муфты менее 5 мм прочность соединения при больших внутренних давлениях в осевом направлении становится недостаточной).

Известен также способ изготовления электроизолирующей вставки, включающий размещение между двумя металлическими патрубками, имеющими раструбные соединяемые концы, кольца из диэлектрического материала, установку в раструбах на клею общего для обоих патрубков вкладыша и клеемеханическое соединение патрубков между собой наружной радиально обжимаемой муфтой. На внутреннюю поверхность патрубков наносят антикоррозионное покрытие из диэлектрического материала (пат. РФ № 2247278, кл. F16L 25/00, опубл. 27.02.05 г.).

Недостатком этого способа является сложность изготовления, обусловленная использованием жидкого клея, требующим тщательной подготовки поверхностей муфты, патрубков и вкладыша, сохранения чистоты поверхностей и целостности клея при перемещениях деталей между технологическими операциями и точной выдержки времени от момента нанесения клея до обжатия патрубков. Использование армирующего клей материала еще больше усложняет процесс. Кроме того, при использовании жидкого клея ужесточаются санитарно-токсикологические требования к рабочим местам. Все отклонения и нарушения в технологии использования жидкого клея, которые на стадии изготовления электроизолирующей вставки контролировать и оперативно выявлять практически невозможно, приводят к снижению работоспособности вставки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления электроизолирующей вставки для трубопровода, включающий размещение между смежными торцами двух патрубков, выполненных из материала трубопровода, и между патрубками и соединяющей их наружной муфтой диэлектрических прокладок, неразъемное соединение патрубков муфтой путем совместной радиальной раздачи патрубков и муфты с формированием кольцевых выступов на наружных поверхностях патрубков и муфты высотой, превышающей толщину диэлектрических прокладок между патрубками и муфтой, с помощью подкладных колец и нанесение на внутреннюю поверхность патрубков диэлектрического покрытия (пат. РФ № 2268435, кл. F16L 25/03, опубл. 20.01.06 г.).

Недостатком этого способа является низкая надежность электроизолирующей вставки при внутренних давлениях более 15-20 МПа в случае установки ее на концах трубопровода, при котором осевая нагрузка, создаваемая внутренним давлением, не компенсирована прилегающими участками трубопровода, зажатыми грунтом.

Задачей изобретения является повышение надежности электроизолирующей вставки при внутренних давлениях более 20 МПа.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления электроизолирующей вставки для трубопровода, включающем размещение между смежными торцами двух патрубков, выполненных из материала трубопровода, и между патрубками и соединяющей их наружной муфтой диэлектрических прокладок, неразъемное соединение патрубков муфтой путем совместной радиальной раздачи патрубков и муфты с формированием кольцевых выступов на наружных поверхностях патрубков и муфты высотой, превышающей толщину диэлектрических прокладок между патрубками и муфтой, и футерование внутренней поверхности вставки полимерной оболочкой, концы которой закрепляют и герметизируют путем радиальной деформации в них металлических защемляющих наконечников, согласно изобретению кольцевые выступы на наружных поверхностях муфты и патрубков формируют на некотором удалении от концов муфты, а концевые участки муфты редуцируют путем обжима с формированием внутренних выступов в патрубках.

Диэлектрические прокладки между патрубками и муфтой могут быть приклеены к наружным поверхностям патрубков до соединения патрубков с муфтой.

Приклеивание диэлектрических прокладок может быть произведено путем экструзионного нанесения полимерного клея-расплава на наружные поверхности патрубков.

Кроме того, в случае установки вставки на трубопроводе, перекачивающем электропроводную коррозионноактивную жидкость, внутри наружных концов патрубков закрепляют гальванические протекторные вставки, электрически соединенные с патрубками.

Способ поясняется чертежом, где приведен продольный разрез электроизолирующей вставки после раздачи патрубков и обжатия концов муфты.

Способ осуществляется следующим образом.

Изготавливают патрубки 1 из материала трубопровода, имеющего наружное диэлектрическое покрытие 2. Между смежными торцами патрубков помещают диэлектрическую прокладку 3. Внутри патрубков в зоне размещения муфты 4 устанавливают подкладные кольца 5 с двумя или более выступами, служащими для создания замкового механического соединения патрубков с муфтой. Высота выступов колец превышает толщину диэлектрических прокладок (покрытия) между патрубками и муфтой. На внутренних концах подкладных колец выполнены дополнительные упорные выступы, которые входят в кольцевые проточки на внутренних концах патрубков и не дают смещаться кольцам при передвижении раздающего дорна из середины вставки к ее концам. Производят раздачу подкладных колец дорнирующим устройством в такой степени, чтобы сформировать на поверхности патрубков выступы высотой, превышающей толщину диэлектрических прокладок между патрубками и муфтой. При этом возникает перекрытие по металлу в замковом соединении патрубков с муфтой, воспринимающее осевую нагрузку. С увеличением этого перекрытия одновременно увеличивается и угол наклона боковых сторон выступов относительно оси вставки, что в совокупности приводит к увеличению прочности вставки в осевом направлении. После раздачи подкладных колец производят радиальное обжатие концевых участков муфты на 5-20 мм по диаметру (в зависимости от диаметра патрубков и величины внутреннего давления). При этом в патрубках формируются внутренние выступы, которые увеличивают величину перекрытия по металлу между муфтой и патрубками, повышая прочность вставки. Совмещение раздачи и обжатия муфты и патрубков позволяет, таким образом, увеличить перекрытие по металлу в замковом соединении патрубков и муфты, не прибегая к чрезмерной суммарной деформации этих элементов, снижающей прочность металла. Деформация патрубков и муфты, помимо пластической, содержат упругую составляющую, что обеспечивает постоянное контактное давление - натяг - по всей поверхности соприкосновения муфты с патрубками и, следовательно, герметичность соединения, так как наружное диэлектрическое, обычно, полимерное, покрытие патрубков играет роль не только электрического изолятора, но и герметизирующей прокладки. Наличие муфты и замков обеспечивает высокую прочность соединения относительно растягивающих и изгибающих нагрузок. Диэлектрические прокладки между патрубками и муфтой, находящиеся под механическим напряжением, создаваемым совместным действием радиального натяга и осевой нагрузки, с течением времени постепенно выдавливаются из зоны сильного сжатия в соседние участки с меньшим сжатием за счет свойства ползучести материала, которая для несшитых полимеров имеет место при относительно низких температурах. Поэтому для усиления герметичности вставки внутреннюю поверхность патрубков облицовывают (футеруют) полимерной оболочкой 6, концы которой закрепляют и герметизируют металлическими защемляющими наконечниками 7, которые после установки радиально раздают дорнирующим устройством. Для компенсации возможного ослабления натяга в зонах защемления концов оболочки в наружных проточках защемляющих наконечников размещают упруго-эластичные герметизирующие кольца 8. Кроме того, внутреннее диэлектрическое покрытие повышает электроизолирующую способность вставки в случае, если по трубопроводу перекачивается электропроводная жидкость, увеличивая длину жидкостного проводника внутри вставки. Однако в этом случае полностью устранить протекание электрического тока через жидкость невозможно, поэтому внутренние поверхности одного из концов вставки и прилегающего к нему участка трубопровода, откуда стекает ток (анодная зона), будут подвергаться более сильной коррозии, чем остальная поверхность трубопровода. Этот эффект может быть устранен размещением и закреплением внутри обоих концов вставки гальванических протекторных вставок 9, электрически соединенных с патрубками (необходимость размещения протекторов на обоих концах продиктована тем, что не всегда бывает известно направление тока в трубопроводе). В показанном на чертеже варианте протекторные вставки электрически контактируют с патрубками за счет защемления их с натягом между защемляющими наконечниками 8 и патрубками 1.

Диэлектрические прокладки 2 между патрубками 1 и муфтой 4 могут быть заранее приклеены к наружным поверхностям патрубков до соединения патрубков с муфтой, например, путем экструзионного нанесения полимерного клея-расплава на наружные поверхности патрубков. Это облегчает процесс сборки электроизолирующей вставки. Использование клея-расплава в качестве прокладок замедляет их вытеснение из зон сжатия, возникающего в результате действия осевых нагрузок в трубопроводе.

Пример конкретного выполнения.

Из стальной трубы по ГОСТ 8732-78 диаметром 114 мм и толщиной стенки 9 мм, на наружную поверхность которой с помощью экструдера нанесено покрытие из клея-расплава, приготовленного на основе сополимера этилена с винилацетатом - севилена, толщиной 1,5 мм, изготовили 2 патрубка длиной по 545 мм. На наружных концах патрубков на расстоянии 70 мм от торцов удалили покрытие и сняли фаску под сварку встык, а на внутренних концах выполнили внутренние кольцевые проточки шириной 15, глубиной 5,2 мм. Внутрь внутренних концов патрубков установили подкладные кольца длиной 166, внутренним диаметром 80,4, наружным диаметром 84,4 мм с тремя выступами диаметром 93,5 и шириной по 20 мм. На внутренних концах колец выполнили упорные выступы диаметром 104,5 мм, шириной 10 мм. Между внутренними торцами патрубков установили полиэтиленовую прокладку наружным диаметром 119, толщиной (высотой) 11 и шириной 30 мм. Из стальной трубы по ГОСТ 8732-78 наружным диаметром 140 и толщиной стенки 14 мм изготовили муфту длиной 490 и внутренним диаметром 120 мм. Поместили соединяемые концы патрубков в муфту и с помощью горизонтального гидропресса, развивающего усилие до 50 т, и дорна диаметром 95 мм произвели раздачу подкладных колец. Внутрь собранной таким образом электроизолирующей вставки ввели полиэтиленовую оболочку диаметром 96, толщиной стенки 4,3 и длиной 700 мм. Между торцами оболочки и патрубков установили протекторные втулки из алюминиевого сплава диаметром 95, толщиной стенки 4 и длиной 200 мм и закрепили протекторные втулки и концы полиэтиленовой оболочки стальными наконечниками наружным диаметром 86, толщиной стенки 4 и длиной 300 мм путем их раздачи с помощью того же дорнирующего оборудования. На наружной поверхности наконечников предварительно были выполнены кольцевые проточки, в которых были размещены резиновые герметизирующие кольца. С помощью гидропресса и фильеры проходным диаметром 130 мм произвели радиальное обжатие концов муфты на длину 50 мм. Электрические, гидравлические (на внутреннее давление воды) и механические (на осевое растяжение, создаваемое внутренним давлением) испытания показали, что полученная токоизолирующая вставка в неэлектропроводной среде имеет практически бесконечное электросопротивление между концами, герметична при давлении как минимум до 25 МПа (при больших давлениях испытания не проводились) и выдерживает осевую нагрузку как минимум 18 т (именно такую нагрузку создает внутреннее давление 25 МПа).