способ изготовления электроизолированного соединения
Классы МПК: | F16L25/03 в неразъемных трубных соединениях B82B1/00 Наноструктуры |
Автор(ы): | Ненашев Максим Владимирович (RU), Калашников Владимир Васильевич (RU), Деморецкий Дмитрий Анатольевич (RU), Ибатуллин Ильдар Дугласович (RU), Нечаев Илья Владимирович (RU), Журавлев Андрей Николаевич (RU), Мурзин Андрей Юрьевич (RU), Ганигин Сергей Юрьевич (RU), Паклев Владимир Рустамович (RU), Васюкин Евгений Юрьевич (RU), Поляков Григорий Сергеевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-05-03 публикация патента:
10.08.2013 |
Изобретение относится к области создания электроизолированных соединений и может быть использовано для электрического разъединения элементов бурового и нефтяного оборудования. В качестве электроизоляционного материала используют композит на основе ленточного материала и отверждаемого клея, при этом на соединяемых элементах нарезают резьбу. На одном из соединяемых элементов нарезают резьбу с прослабленным профилем, на резьбовой участок элемента с прослабленным профилем резьбы наносят слой композита с добавкой наполнителя из керамического нанопорошкового материала. На слое композита повторно нарезают резьбу с менее прослабленным профилем, на который наносят упрочняющее покрытие. Окончательно обрабатывают резьбу с напыленным слоем в требуемый размер и свинчивают по резьбе соединяемые элементы. Технический результат заключается в обеспечении возможности получения электроизолированного разъемного соединения с высокой конструктивной прочностью и высокими диэлектрическими свойствами. 1 ил.
Формула изобретения
Способ изготовления электроизолированного соединения, в котором в качестве электроизоляционного материала используют композит на основе ленточного материала и отверждаемого клея, отличающийся тем, что на соединяемых элементах нарезают резьбу, при этом на одном из соединяемых элементов нарезают резьбу с прослабленным профилем, на резьбовой участок элемента с прослабленным профилем резьбы наносят слой композита с добавкой наполнителя из керамического нанопорошкового материала, на слое композита повторно нарезают резьбу с менее прослабленным профилем, на поверхность резьбы с прослабленным профилем наносят упрочняющее покрытие, окончательно обрабатывают резьбу с напыленным слоем в требуемый размер, свинчивают по резьбе соединяемые элементы.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области создания электроизолированных соединений и может быть использовано для электрического разъединения элементов бурового и нефтяного оборудования.
Известен способ [RU 2268435], в котором для электрического разъединения трубопроводов и их участков между смежными торцами двух патрубков, выполненных из материала трубопровода, и между патрубками и соединяющей их наружной муфтой размещают диэлектрические прокладки, внутреннюю поверхность патрубка в зоне расположения муфты снабжают кольцевыми выступами, высотой, превышающей толщину диэлектрических прокладок между патрубками и муфтой, и производят радиальную раздачу патрубков как минимум до устранения зазоров между патрубками и муфтой по всей длине их сочленения. В качестве диэлектрических прокладок между патрубками и муфтой может быть использовано наружное полимерное покрытие патрубков.
Недостаток данного способа заключается в невозможности создания электроизолированных разъемных соединений.
В качестве прототипа выбран способ изготовления электроизолированного муфтового соединения, описанный в патенте [RU 2341720], в котором изготавливают патрубки из металлических отрезков труб с установкой в стыке между ними изолятора, устанавливают между патрубками переходник в виде трубы из композиционного диэлектрического материала, намотанный из ленточного материала с применением отверждаемого клея снаружи на патрубки, на намотанный ленточный материал переходника до отверждения клея наматывают с натягом стальную проволоку (для уплотнения композиционного материала и удаления газовых включений), которую снимают с переходника после отверждения клея, а его наружную поверхность подвергают механической обработке и на обработанную поверхность наносят слой клея и устанавливают металлическую муфту.
Недостатком прототипа является невозможность создания разъемного электроизолированного соединения.
Технический результат заключается в обеспечении возможности получения электроизолированного разъемного соединения с высокой конструктивной прочностью и высокими диэлектрическими свойствами.
Технический результат настоящего изобретения достигается тем, что в качестве электроизоляционного материала используют композит на основе ленточного материала и отверждаемого клея, при этом на соединяемых элементах нарезают резьбу, при этом на одном из соединяемых элементов нарезают резьбу с прослабленным профилем, на резьбовой участок элемента с прослабленным профилем резьбы наносят слой композита с добавкой наполнителя из керамического нанопорошкового материала, на слое композита повторно нарезают резьбу с менее прослабленным профилем, на поверхность резьбы с прослабленным профилем наносят упрочняющее покрытие, окончательно обрабатывают резьбу с напыленным слоем в требуемый размер, свинчивают по резьбе соединяемые элементы.
Сущность изобретения заключается в следующем.
В электроизоляционный композит на основе ленточного материала и отверждаемого клея вводят нанопорошковый керамический наполнитель, обеспечивающий существенное повышение электрической прочности, механических свойств, а также термической стойкости композита. Кроме того, нанопорошковые наполнители более равномерно распределяются по объему композита и не повышают абразивность получаемого композита, что позволит повысить стойкость обрабатывающего инструмента для изготовления резьбы.
С целью повышения конструктивной прочности электроизолированного соединения на поверхность композита наносят материал, обладающий более высокими механическими свойствами (твердостью, износостойкостью, жесткостью и др.), чем композит.
Заявленный способ реализуется по следующим этапам.
- На соединяемых элементах нарезают резьбу, при этом на одном из соединяемых элементов изготавливают резьбу с прослабленным профилем. Величина прослабления профиля резьбы по диаметру должна быть не менее двукратной суммы толщин электроизоляционного материала и упрочняющего слоя.
- На резьбовой участок элемента с прослабленным профилем резьбы наносят слой композита на основе ленточного материала (например, стеклоткани) и отверждаемого клея (например, эпоксидного клея) с добавкой наполнителя из керамического нанопорошкового материала, например нанопорошка оксида алюминия с размером частиц менее 0,1 мкм.
- После отверждения композита на нем нарезают резьбу с величиной прослабления по диаметру, равной двукратной толщине упрочняющего покрытия.
- На поверхность резьбы с прослабленным профилем наносят упрочняющее покрытие, любым методом, не повреждающим слой композита, например, детонационным методом, при котором напыляемые частицы, например, железоникелевого сплава формируют прочный слой с хорошей адгезией к основе. Причем если в качестве упрочняющего покрытия используется электропроводный материал необходимо обеспечить отсутствие электрического контакта соединяемого элемента с упрочняющим покрытием.
- Окончательно обрабатывают резьбу с напыленным слоем в требуемый размер. Свинчивают по резьбе соединяемые элементы.
Пример. Первоначально изготовили ниппель 1 с резьбовым участком 2. Диаметральные размеры резьбового участка были занижены на величину 4,2 мм для последующего нанесения покрытий. Дальше стеклоткань пропитали эпоксидным клеем на основе ЭД-20 с отвердителем ПЭПА и с нанопорошковым керамическим наполнителем, с размером частиц 0,07 мкм. Обмотали резьбовой участок 2 ниппеля 1 пропитанной стеклотканью и получили электроизоляционный композит 3. После отверждения электроизоляционного композита 3, на этом участке нарезали резьбу с заниженными диаметральными размерами на величину равной двукратной толщине упрочняющего покрытия 4-0,2 мм. Упрочняющее покрытие 4 нанесли детонационным методом. Материал упрочняющего покрытия - железоникелевый сплав. Окончательно обработали резьбу с напыленным слоем в соответствии с ГОСТ Р 50864-96 и произвели свинчивание с муфтой 5, которая имеет соответствующий резьбовой участок по ГОСТ Р 50864-96. Свинчивание произвели с усилием 15000 Нм. После свинчивания произвели замер сопротивления между муфтой и ниппелем мегомметром. Сопротивление изоляционного слоя больше 100 МОм, что удовлетворяет требованию эксплуатации.
На фиг. представлена схема электроизолированного соединения: 1 - ниппель; 2 - резьбовой участок с элементами резьбы по ГОСТ Р 50864-96; 3 - электроизоляционный композит; 4 - материал, обладающий более высокими механическими свойствами, чем электроизоляционный композит; 5 - муфта.
Класс F16L25/03 в неразъемных трубных соединениях