RU112393U1 - DEVICE FOR DETERMINING THE CONSISTENCY OF JOINED PIPELINES - Google Patents

Abstract

Устройство для определения соосности стыкуемых трубопроводов включает в себя устанавливаемые на контролируемых трубах мачты, отличающееся тем, что две из них являются основными и между ними натянут эластичный шнур, остальные две являются мачтами-маяками, при этом основания мачт оснащены магнитами, а на мачтах-маяках могут быть нанесены деления в миллиметрах либо в градусах. The device for determining the coaxiality of abutting pipelines includes masts installed on controlled pipes, characterized in that two of them are the main ones and an elastic cord is stretched between them, the other two are beacon masts, while the bases of the masts are equipped with magnets, and on the masts-beacons divisions in millimeters or in degrees can be applied.

Description

Полезная модель относится к оснастке для центрирования труб при стыковке под сварку.The utility model relates to a tool for centering pipes when joining for welding.

Из а.с. №1237752 известно устройство для монтажа раструбных труб, включающее закрепленные на раме радиально размещенные на торце трубы стойки с коническими направляющими.From A.S. No. 1237752, a device for mounting bell-shaped pipes is known, including racks mounted on a frame radially arranged at the pipe end with conical guides.

Из а.с. №1199544 известен способ автоматического центрирования труб, включающий формирование управляющего сигнала и перемещение одной из труб в двух взаимно перпендикулярных направлениях до совмещения осей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности центрирования и обеспечения измерения несоосности труб, производят обкатывание каждой трубы одновременно датчиками линейных измерений, установленными на общей базе по разные стороны стыка центрируемых труб, при этом половину разности величин сигналов датчиков, снимаемых в двух диаметрально противоположных точках раздельно для двух взаимно перпендикулярных направлений, используют для компенсации несоосности по каждому направлению независимо.From A.S. No. 1199544, there is a known method of automatically centering pipes, including generating a control signal and moving one of the pipes in two mutually perpendicular directions until the axes are aligned, characterized in that, in order to improve the centering accuracy and to ensure pipe misalignment, each pipe is run-in simultaneously with linear sensors installed on a common base on opposite sides of the junction of the centered pipes, with half the difference in the values of the sensor signals recorded in two diametrically opposite points separately for two mutually perpendicular directions, used to compensate for misalignment in each direction independently.

Из патента РФ №2254970 известен способ сборки стыкового соединения труб под сварку, в соответствии с которым перед сборкой измеряют геометрические параметры торца каждой стыкуемой трубы. Затем в два этапа анализируют их сочетание в предполагаемом стыке труб. На первом этапе для множества взаимных положений торцов по всему периметру стыка определяют величины параметров сборки. На втором этапе из всех возможных положений торцов при последующей сборке выбирают такое, для которого величина целевой функции, включающей значения параметров сборки, определенные на первом этапе анализа, принимала бы экстремальное значение.From the patent of the Russian Federation No. 2254970, a method is known for assembling a butt joint of pipes for welding, in accordance with which, before assembly, the geometric parameters of the end face of each joint pipe are measured. Then, in two stages, their combination in the supposed joint of the pipes is analyzed. At the first stage, for a variety of mutual positions of the ends along the entire perimeter of the joint, the values of the assembly parameters are determined. At the second stage, from all possible positions of the ends during subsequent assembly, one is selected for which the value of the objective function, including the values of the assembly parameters determined at the first stage of the analysis, would take an extreme value.

Из патента РФ №2295432 известно устройство для центрирования труб при стыковке под сварку содержит направляющую, выполненную с прорезью вдоль продольной оси, зажимы с прижимными элементами, установленные с возможностью перемещения вдоль направляющей, упоры для ограничения перемещения зажимов, опоры, прижимные пяты, фиксаторы и пружины возврата зажимов с прижимными элементами в исходную позицию. Направляющая выполнена в виде трубы, в стенке которой выполнены продольно-щелевидные канавки, расположенные по окружности через 120°. Упоры установлены с возможностью перемещения вдоль направляющей трубы и выполнены в виде двух крайних и двух срединных съемных колец, выполненных из пластин с загнутыми краями. Зажимы с прижимными элементами выполнены в виде Г-образных плоских прижимных рычагов, установленных в продольно-щелевидных канавках и расположенных вдоль направляющей трубы. Опоры приварены с внутренней стороны к стенке направляющей трубы. Пружины для возврата зажимов с прижимными элементами в исходную позицию установлены в канавках. Фиксаторы размещены на каждом из съемных колец, а прижимные пяты выполнены в виде желобов. Одни концы Г-образных плоских прижимных рычагов закреплены в опорах, а другие, выступающие над канавками, закреплены с возможностью перемещения к прижимным пятам.From the patent of the Russian Federation No. 2295432, a device for centering pipes when joining for welding contains a guide made with a slot along the longitudinal axis, clamps with clamping elements mounted to move along the guide, stops to limit the movement of clamps, supports, clamping heels, clamps and springs return clamps with clamping elements to their original position. The guide is made in the form of a pipe, in the wall of which there are longitudinal slit-like grooves located around a circle through 120 °. The stops are mounted for movement along the guide pipe and are made in the form of two extreme and two middle removable rings made of plates with curved edges. The clamps with clamping elements are made in the form of L-shaped flat clamping levers installed in the longitudinal slit-like grooves and located along the guide pipe. The supports are welded from the inside to the wall of the guide pipe. Springs for returning clamps with clamping elements to their original position are installed in the grooves. The latches are placed on each of the removable rings, and the pressure heels are made in the form of gutters. Some ends of the L-shaped flat pressing levers are fixed in the supports, while others protruding above the grooves are fixed with the ability to move to the pressure heels.

Из патента РФ №66257 известен центратор, который содержит два соединенных шарниром цилиндрических полукольца 1, 2. Полукольца 1, 2 выполняются из отрезка трубы того же диаметра, что и стыкуемый элемент. Материал полуколец 1, 2 - сталь, например, сталь 09Г2С. Шарнир выполнен в виде болта 3, например, M18 длиной L=80-100 мм, и гаек 4, 5, закрепленных (приваренных) к полукольцам 1, 2. Головка болта 3 и ограничивающая гайка 4 крепятся сваркой к одному полукольцу 1, а спаренная гайка 5, заранее расположенная в середине резьбовой части болта 3, к другому полукольцу 2. Каждое из полуколец 1, 2 со стороны, диаметрально противоположной шарниру, снабжено соединительным элементом в виде прямоугольной петли 6 замка. Петли 6 соединяются болтом 7 с гайкой (не обозначена). Толщина петель 6 составляет 6-8 мм. Средства регулирования взаимного осевого положения стыкуемых (центрируемых) элементов 10, 11, 12 выполнены в виде неразъемно закрепленных сваркой, равномерно по окружности к наружной поверхности полуколец 1, 2, по меньшей мере, двух струбцин 8 с расположенными по одну сторону от торца (основания) цилиндра полуколец 1, 2 радиальными болтами 9. Количество струбцин центратора зависит от диаметра центрируемого элемента.A centralizer is known from RF patent No. 66257, which contains two cylindrical half rings 1, 2 connected by a hinge. Half rings 1, 2 are made from a pipe segment of the same diameter as the joined element. The material of the half rings 1, 2 is steel, for example, steel 09G2S. The hinge is made in the form of a bolt 3, for example, M18 with a length L = 80-100 mm, and nuts 4, 5, fixed (welded) to the half rings 1, 2. The head of the bolt 3 and the restricting nut 4 are welded to one half ring 1, and paired a nut 5, pre-located in the middle of the threaded part of the bolt 3, to another half ring 2. Each of the half rings 1, 2 from the side diametrically opposite the hinge is provided with a connecting element in the form of a rectangular lock loop 6. Loops 6 are connected by a bolt 7 to a nut (not indicated). The thickness of the loops 6 is 6-8 mm. Means for regulating the mutual axial position of the mating (centered) elements 10, 11, 12 are made in the form of permanently fixed by welding, evenly circumferentially to the outer surface of the half rings 1, 2 of at least two clamps 8 with located on one side of the end (base) cylinder half rings 1, 2 with radial bolts 9. The number of clamps of the centralizer depends on the diameter of the centered element.

Из патента № CN 201030478 известна каретка для центрирования труб, включающая в себя рельсы, механизм монтажа и подачи труб, механизмы выравнивания на электроприводе.From patent No. CN 201030478, a carriage for centering pipes is known, which includes rails, a mounting and supply mechanism for pipes, alignment mechanisms on an electric drive.

Целесообразно упростить конструкцию устройства для контроля соосности труб с тем, чтобы с одной стороны возможно было производить контроль в полевых условиях, а с другой стороны с тем, чтобы расширить диапазон диаметров монтируемых труб. Стоит отметить, что центрование при этом можно осуществлять имеющимися в арсенале монтажных подразделений техническими средствами подачи труб.It is advisable to simplify the design of the device for monitoring the alignment of pipes so that, on the one hand, it is possible to carry out control in the field, and on the other hand, in order to expand the range of diameters of the mounted pipes. It is worth noting that the alignment can be done with the technical means of supplying pipes available in the arsenal of the mounting units.

Из патента № JP 2010120076 известен аппарат для выравнивания труб, включающий бандажи, надеваемые на торцы труб, пластины, которые удерживаются на трубе бандажами, резьбовой механизм стягивания труб. Недостатком изобретения является невозможность работы с крупногабаритными трубами.From patent No. JP 2010120076, an apparatus for aligning pipes is known, including bandages worn on the ends of the pipes, plates that are held on the pipe with bandages, a threaded pipe clamping mechanism. The disadvantage of the invention is the inability to work with bulky pipes.

Наиболее близким аналогом является устройство, известное из патента РФ №2279631. Способ измерения несоосности валов по указанному патенту заключается в установке на одном из валов посредством штанги, выполняющей функцию корпуса, стойки и зажимов одного измерителя с подвижным штоком, на котором закреплен корпус второго измерителя, подвижный шток которого также с помощью зажима прикреплен к другому валу и расположен под углом 90° к подвижному штоку первого измерителя. При этом подвижный шток первого измерителя, перемещаясь в вертикальной плоскости, измеряет вертикальную несоосность, а подвижный шток второго измерителя, перемещаясь в горизонтальной плоскости, - горизонтальную несоосность. Недостатком изобретения является то, что штоки закреплены друг на друге, а большое количество колен системы определяет большую ошибку измерения.The closest analogue is the device known from the patent of the Russian Federation No. 2279631. The method of measuring shaft misalignment according to the aforementioned patent consists in installing on one of the shafts by means of a rod acting as a housing, a rack and clamps of one meter with a movable rod, on which the body of the second meter is fixed, the movable rod of which is also attached to the other shaft with a clamp and located at an angle of 90 ° to the movable rod of the first meter. In this case, the movable rod of the first meter, moving in the vertical plane, measures vertical misalignment, and the movable rod of the second meter, moving in the horizontal plane, measures horizontal misalignment. The disadvantage of the invention is that the rods are fixed to each other, and a large number of elbows of the system determines a large measurement error.

Целью полезной модели является упрощение конструкции устройства центрирования трубопроводов при высокой надежности измерений.The purpose of the utility model is to simplify the design of the device for centering pipelines with high measurement reliability.

Цель достигается за счет того, что устройство для определения соосности стыкуемых трубопроводов состоит из двух основных мачт, натянутого между ними эластичного шнура, а так же мачт-маяков. При этом основания мачт оснащены магнитами, за счет чего достигается оперативный монтаж-демонтаж системы и надежное крепление. По одному из вариантов полезной модели на мачтах-маячках нанесены деления в миллиметрах либо в градусах.The goal is achieved due to the fact that the device for determining the alignment of the joined pipelines consists of two main masts, an elastic cord stretched between them, as well as mast beacons. At the same time, the mast bases are equipped with magnets, due to which the operational installation and dismantling of the system and reliable fastening are achieved. According to one of the variants of the utility model, masts-beacons are marked with divisions in millimeters or degrees.

Техническим результатом является отсутствие зависимости проведения контроля соосности от габаритов труб, оперативность и дешевизна контроля.The technical result is the lack of dependence of the alignment control on the dimensions of the pipes, the efficiency and low cost of control.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Устройство для определения соосности стыкуемых трубопроводов включает в себя устанавливаемые на контролируемых трубах мачты, а именно состоит из двух основных мачт, натянутым между ними эластичного шнура, а так же мачт-маяков. При этом основания мачт оснащены магнитами, за счет чего достигается оперативный монтаж-демонтаж системы и надежное крепление. По одному из вариантов полезной модели на мачтах-маяках нанесены деления в миллиметрах либо в градусахA device for determining the alignment of joined pipelines includes masts mounted on controlled pipes, namely it consists of two main masts, an elastic cord stretched between them, and also mast beacons. At the same time, the mast bases are equipped with magnets, due to which the operational installation and dismantling of the system and reliable fastening are achieved. According to one of the variants of the utility model, masts and beacons mark divisions in millimeters or degrees

Натянутый эластичный шнур представляет собой прямую проходящую по маякам, которые устанавливаются около кромок стыкуемых труб. Отклонение маяков от натянутого шнура свидетельствует о несоосности центрируемых труб. Для выявления соосности труб в двух плоскостях необходимо применять два комплекта приспособлений: один комплект устанавливается в вертикальной плоскости, другой в горизонтальной.The stretched elastic cord is a straight line passing through the beacons, which are installed near the edges of the joined pipes. Deviation of beacons from the tensioned cord indicates misalignment of the centered pipes. To identify the alignment of pipes in two planes, it is necessary to use two sets of devices: one set is installed in the vertical plane, the other in the horizontal.

Две основные мачты прикрепляются к трубам с помощью магнита по одной на каждой из центрируемых труб. Между ними натягивается эластичный шнур. У кромок труб устанавливаются мачты-маяки.The two main masts are attached to the pipes using a magnet, one on each of the centered pipes. An elastic cord is stretched between them. Mast beacons are installed at the pipe edges.

Для правильной установки комплекта необходимо выполнить следующие требования:For the correct installation of the kit, the following requirements must be met:

- основные мачты устанавливается на равном расстоянии от кромки трубы, при этом расстояние должно быть не меньше 1,5 диаметров труб.- the main mast is installed at an equal distance from the pipe edge, while the distance should be at least 1.5 pipe diameters.

- мачты-маяки устанавливаются на минимальном расстоянии от кромки труб- mast beacons are installed at a minimum distance from the pipe edge

- перед установкой мачты необходимо удалить изоляционный слой и зачистить металл до шероховатости Rz40.- Before installing the mast, it is necessary to remove the insulating layer and strip the metal to a roughness of Rz40.

- в случае, если на месте установки проходит продольный сварной шов, сделать отступ от точки предполагаемой установки. Отступ должен быть достаточным, для того чтобы мачта была установлена на ровную поверхность. Также он должен быть равным при установке всех мачт.- if a longitudinal weld passes at the installation site, indent from the point of the proposed installation. The indentation should be sufficient so that the mast is mounted on a flat surface. Also, it should be equal when installing all the masts.

- все вертикальные мачты устанавливаются строго вертикально, горизонтальные - строго горизонтально. С помощью пузырькового уровня.- all vertical masts are installed strictly vertically, horizontal - strictly horizontally. Using a bubble level.

- уровень натяжения шнура не должен допускать провисания или смещения мачт-оснований.- the cord tension level must not allow sagging or displacement of the mast bases.

Для вычисления угла косины (угла между осями стыкуемых труб) необходимо замерить расстояние от отметок на мачтах-маяках и точки пересечения ее с эластичным шнуром (С и D на Фигуре 2). Также для произведения расчетов необходимо знать расстояние от мачты-основания до мачты-маяка (А и В на Фигуре 2). Зная эти величины для каждой из сторон, мы применяем ряд тригонометрических расчетов:To calculate the angle of the braid (the angle between the axes of the joined pipes), it is necessary to measure the distance from the marks on the mast beacons and the point of intersection with the elastic cord (C and D in Figure 2). Also, for calculations, it is necessary to know the distance from the mast-base to the mast-beacon (A and B in Figure 2). Knowing these values for each of the parties, we apply a number of trigonometric calculations:

Дано: два прямоугольных треугольника. Вершины С и Е соединяет отрезок, пересекающий катеты треугольников в точках L и К. Известны длины катетов обоих треугольников, а также длины отрезков BL и FK.Given: two right triangles. The vertices C and E are connected by a segment intersecting the legs of the triangles at points L and K. The lengths of the legs of both triangles, as well as the lengths of the segments BL and FK, are known.

Задача: вычислить угол между касательными, проведенными через отрезки СВ и FE.Task: calculate the angle between the tangents drawn through the segments CB and FE.

Решение: Продолжим прямые СВ и FE до точки их пересечения. Обозначим ее как точку G.Solution: We continue the lines CB and FE to the point of intersection. We denote it as a point G.

Мы получили новый треугольник. В угол G которого и есть искомая величина.We got a new triangle. In the angle G of which is the desired value.

Угол FEK=arctg FK/EFFEK Angle = arctg FK / EF

Угол BCL=arctg BL/BCBCL Angle = arctg BL / BC

В итоге, имеем формулу для расчетовAs a result, we have a formula for calculations

Угол EGC=180° - угол FEK - угол BCL (значения в градусах)Angle EGC = 180 ° - angle FEK - angle BCL (values in degrees)

Испытания проводились во время плановой остановки для устранения дефекта №306950 установкой муфты П3 силами ЦРС КРНУ на 198 км МН «Альметьевск-Горький-3» Ду1000.The tests were carried out during a planned stop to eliminate defect No. 306950 by installing the P3 coupling by the central control gear of the KRNU at 198 km of the Almetyevsk-Gorky-3 DN1000.

После вырезки дефектного участка и установки «катушки» было установлен один комплект приспособления в горизонтальной плоскости с соблюдением требований на установку. Возможности установки второго комплекта приспособления (в вертикальной плоскости) не было - эластичный шнур задевал бы «мягкие» полотенца.After cutting out the defective area and installing the “coil”, one set of the device was installed in the horizontal plane in compliance with the installation requirements. There was no possibility of installing the second set of devices (in a vertical plane) - the elastic cord would touch the “soft” towels.

Отклонения натянутого шнура от маяков наглядно показывало необходимое направление для перемещения труб.Deviations of the tensioned cord from the lighthouses clearly showed the necessary direction for moving the pipes.

Для совмещения продольных осей стыкуемых трубопроводов один конец был освобожден от грунта на 70 метров. Трубоукладчиками проводилось перемещение участков трубопровода. После перемещений участков трубопровода, отклонение натянутого шнура от отметок на мачтах-маяках существенно уменьшилось и составило на первом маяке 10 мм, на втором - 20 мм. Что соответствует 1,3 градуса остаточного угла косины. Полученное значение позволило принять решение о прекращении процесса центровки.To combine the longitudinal axes of the joined pipelines, one end was 70 meters free from the ground. Pipelayers moved sections of the pipeline. After moving sections of the pipeline, the deviation of the stretched cord from the marks on the mast beacons significantly decreased and amounted to 10 mm on the first lighthouse and 20 mm on the second. Which corresponds to 1.3 degrees of the residual angle of the cosine. The obtained value made it possible to decide on the termination of the alignment process.

В результате испытания приспособления для измерения соосности стыкуемых труб во время плановой остановки для устранения дефекта №306950 установкой муфты П3 силами ЦРС КРНУ на 198 км МН «Альметьевск-Горький-3» Ду1000, были подтверждены заявленные характеристики.As a result of testing the device for measuring the alignment of the pipes being joined during a planned stop to eliminate defect No. 306950, by installing the P3 coupling by the central control gear of the KRNU for 198 km of the Almetyevsk-Gorky-3 DN1000, the declared characteristics were confirmed.

Подтверждена возможность использования одного комплекта приспособления. Установка только в горизонтальной плоскости или в вертикальной плоскости позволяет выявлять смещение в любой плоскости.Confirmed the ability to use one set of fixtures. Installation only in the horizontal plane or in the vertical plane allows detecting the displacement in any plane.

Подтвердилась возможность контроля процесса перемещения трубопровода извне котлована.The ability to control the process of moving the pipeline from the outside of the pit was confirmed.

Описание рисунковDescription of drawings

На фигуре 1 приведено схематичное изображение устройства для определения соосности стыкуемых трубопроводов, установленного на объекте. 1 - стыкуемые трубы, 2 - основные мачты, 3 - эластичный шнур, 4 - мачты маячки.The figure 1 shows a schematic illustration of a device for determining the alignment of the joined pipelines installed on the object. 1 - joined pipes, 2 - main masts, 3 - elastic cord, 4 - beacon masts.

На фигуре 2 на схематичном изображении устройства для определения соосности стыкуемых трубопроводов, установленном на объекте, приведены расстояния, используемые для расчета косины труб. А, В - расстояние от основной мачты до кромки, С, D - расстояние от вершины маяка до точки пересечения со шнуром, Е - величина смещения, F - угол косины стыкуемых труб.Figure 2 on a schematic illustration of a device for determining the alignment of the pipelines to be installed, installed on the object, shows the distances used to calculate the pipe braid. A, B is the distance from the main mast to the edge, C, D is the distance from the top of the lighthouse to the point of intersection with the cord, E is the offset value, F is the angle of the braid of the joined pipes.

Claims (1)

Устройство для определения соосности стыкуемых трубопроводов включает в себя устанавливаемые на контролируемых трубах мачты, отличающееся тем, что две из них являются основными и между ними натянут эластичный шнур, остальные две являются мачтами-маяками, при этом основания мачт оснащены магнитами, а на мачтах-маяках могут быть нанесены деления в миллиметрах либо в градусах.

The device for determining the alignment of the pipelines being joined includes masts installed on controlled pipes, characterized in that two of them are the main ones and an elastic cord is pulled between them, the other two are mast beacons, while the mast bases are equipped with magnets, and on mast beacons divisions in millimeters or degrees can be plotted.