RU2781922C1 - Device for protecting the inside of the weld - Google Patents

Abstract

FIELD: welding.

SUBSTANCE: invention relates to a device for protecting the inside of a weld. The inner shell of the device is made of stainless steel with a thickness of at least 2 mm and is fixed in the outer shell of carbon steel so that its ends protrude beyond the ends of the outer shell. A sealing element is installed on each side of the outer shell around the entire perimeter, made with the possibility of increasing its volume upon contact with liquid to form a tight overlap, limiting the access of the transported medium to the inside of the weld. On the outer surface of the outer shell, centering stops are installed to ensure self-centering of the device in the pipe during its installation. The inner shell is fixed in the outer shell by plastic deformation with fixation by electric arc welding with tacks not less than 10 mm long, in the amount of at least four on each side of the shell.

EFFECT: design of the device provides high reliability of pipeline weld protection.

1 cl, 1 dwg

Description

Техническое решение относится к устройству для защиты внутренней части сварного шва и используется в трубопроводном транспорте и может быть использовано при строительно-монтажных работах, ремонтах трубопроводов с внутренним антикоррозионным покрытием, предназначенных для транспортировки коррозионноактивных сред в нефтяной, химической и других отраслях промышленности. The technical solution relates to a device for protecting the inside of the weld and is used in pipeline transport and can be used in construction and installation works, repairs of pipelines with an internal anti-corrosion coating intended for the transportation of corrosive media in the oil, chemical and other industries.

Известна втулка защиты сварного шва (RU №210525, публ. от 19.04.2022 года) который выполнен в виде трубы с развальцованными торцами и расположенным по периметру втулки, вдоль поперечной оси симметрии, упорным кольцом с упорами трапециевидной формы. В районе торцов, симметрично относительно центральной оси, расположены слои термоактивного вспенивающегося материала. При этом по периметру торцов втулки расположены резиновые манжеты, а упорное кольцо имеет кольцевое ребро жесткости, опирающееся на трубу.A weld protection sleeve is known (RU No. 210525, published on 04/19/2022), which is made in the form of a pipe with flared ends and located along the perimeter of the sleeve, along the transverse axis of symmetry, with a thrust ring with trapezoidal stops. In the region of the ends, symmetrically with respect to the central axis, there are layers of thermoactive foaming material. At the same time, rubber cuffs are located along the perimeter of the ends of the bushing, and the thrust ring has an annular stiffening rib resting on the pipe.

Недостатком способа является то, что термоактивный вспенивающийся материал не может выполнять функцию герметизации зазора между втулкой и стальной трубой, т.к. при расширении материала при его нагреве образуются поры, соответственно уменьшается плотность и, как правило, образуется внутренняя коррозия сварного шва и околошовной зоны, что приводит к снижению эксплуатационных характеристик всего трубопровода. Другим недостатком является уменьшение проходного сечения трубопровода в местах установки втулки на 15-20%, что приводит к потере давления и увеличению энергозатрат на транспортировку жидкости. Кроме того, на втулку нанесено порошковое покрытие, которое зачастую на торцах откалывается, что приводит к снижению эксплуатационных характеристик. Также такое решение имеет сложную конструкцию и соответственно сложно и в изготовлении. Наличие большого количества деталей в устройствах отрицательно влияет на надежность обеспечения защиты сварного шва и околошовной зоны в процессе эксплуатации трубопровода.The disadvantage of this method is that the thermoset foaming material cannot perform the function of sealing the gap between the bushing and the steel pipe, because when the material expands when it is heated, pores are formed, respectively, the density decreases and, as a rule, internal corrosion of the weld and heat-affected zone is formed, which leads to a decrease in the performance of the entire pipeline. Another disadvantage is the reduction in the flow area of the pipeline at the bushing installation sites by 15-20%, which leads to pressure loss and an increase in energy consumption for liquid transportation. In addition, the sleeve is powder coated, which often breaks off at the ends, which leads to a decrease in performance. Also, such a solution has a complex design and, accordingly, is difficult to manufacture. The presence of a large number of parts in the devices adversely affects the reliability of the protection of the weld and heat-affected zone during the operation of the pipeline.

Технической проблемой, решаемой заявленным техническим решением, является упрощение конструкции устройства для защиты внутренней части сварного шва при одновременном повышении надежности.The technical problem solved by the claimed technical solution is to simplify the design of the device for protecting the inside of the weld while improving reliability.

Технический результат – упрощение конструкции устройства для защиты внутренней части сварного шва при одновременном повышении надежности.The technical result is a simplification of the design of the device for protecting the inside of the weld while improving reliability.

Технический результат достигается тем, что устройство для защиты внутренней части сварного шва содержит внутреннюю обечайку из нержавеющей стали, закрепленную во внешней обечайке из углеродистой стали, так чтобы ее концы выступали за торцы внешней обечайки; при этом с каждой стороны внешней обечайки по всему периметру устанавливается герметизирующий элемент, который выполнен с возможностью при контакте с жидкостью вступать с ней в реакцию и увеличиваться в объеме, образовывая плотное перекрытие, ограничивающее доступ транспортируемой среды к внутренней части сварного шва; причем на наружной поверхности внешней обечайки устанавливаются центрующие упоры, для обеспечения самостоятельного центрирования устройства в трубе при монтажеThe technical result is achieved by the fact that the device for protecting the inner part of the weld contains an inner shell made of stainless steel, fixed in an outer shell made of carbon steel, so that its ends protrude beyond the ends of the outer shell; at the same time, a sealing element is installed on each side of the outer shell around the entire perimeter, which is configured to react with it upon contact with the liquid and increase in volume, forming a tight overlap that limits the access of the transported medium to the inside of the weld; moreover, centering stops are installed on the outer surface of the outer shell, to ensure self-centering of the device in the pipe during installation

Сущность заявленного технического решения поясняется чертежом устройства для защиты внутренней части сварного шва на фиг. 1.The essence of the claimed technical solution is illustrated by the drawing of the device for protecting the inside of the weld in Fig. one.

На фигуре обозначены:The figure shows:

1 - внутренняя обечайка;1 - inner shell;

2 - наружная обечайка;2 - outer shell;

3 - герметизирующий элемент;3 - sealing element;

4 - центрирующий упор с удлиненным основанием.4 - centering stop with an elongated base.

Ниже приведен пример осуществления технического решения.Below is an example of a technical solution.

Устройство для защиты внутренней части сварного шва содержит внутреннюю обечайку 1, выполненную из нержавеющей стали, например, толщиной не менее 2 мм, наружную обечайку 2, выполненную из углеродистой стали, герметизирующий элемент 3, центрирующие упоры 4, и по сути представляет собой втулку. Герметизирующий элемент 3, установлен на торцах обечайки 1 с двух сторон, центрирующих упоров с удлиненным основанием 4, расположенных на обечайке 2. Таких упоров несколько, от четырех штук и выше (в зависимости от диаметров).The device for protecting the inner part of the welded joint contains an inner shell 1 made of stainless steel, for example, with a thickness of at least 2 mm, an outer shell 2 made of carbon steel, a sealing element 3, centering stops 4, and in fact is a sleeve. The sealing element 3 is installed on the ends of the shell 1 on both sides, centering stops with an elongated base 4, located on the shell 2. There are several such stops, from four pieces and more (depending on the diameters).

Обечайка 1 крепится внутри обечайки 2 методом пластической деформации (без зазора) и дополнительного фиксируются прихватками полуавтоматической или ручной электродуговой сваркой длиной не менее 10 мм и не менее 4 прихваток с каждой стороны, для достижения стойкости усилия сдвига. При этом концы обечайки 1 выступают за торцы обечайки 2.The shell 1 is fastened inside the shell 2 by plastic deformation (without a gap) and additionally fixed with tacks by semi-automatic or manual arc welding with a length of at least 10 mm and at least 4 tacks on each side to achieve shear force stability. In this case, the ends of the shell 1 protrude beyond the ends of the shell 2.

С каждой стороны обечайки 2 с внешней стороны устанавливается герметизирующий элемент 3 по всему периметру, который в процессе заполнения жидкости трубопровода вступает в реакцию и набухает, при этом увеличивая свой объем, образуя плотную пробку, которая ограничивает доступ агрессивной среды к сварному соединению. Также на наружной поверхности обечайки 2 из углеродистой стали устанавливаются центрующие упоры с удлиненным основанием, которые расположены таким образом, чтобы устройство самостоятельно центровалось в трубе при монтаже. В самом простом примере упоры могут быть выполнены с четырех сторон устройства (см. рисунок).On each side of the shell 2, a sealing element 3 is installed from the outside along the entire perimeter, which, in the process of filling the liquid of the pipeline, reacts and swells, while increasing its volume, forming a dense plug, which limits the access of the aggressive medium to the welded joint. Also, on the outer surface of the carbon steel shell 2, centering stops with an elongated base are installed, which are located in such a way that the device is independently centered in the pipe during installation. In the simplest example, stops can be made on four sides of the device (see figure).

Устройство для защиты внутренней части сварного шва может изготавливаться с калиброванными (подготовленными) концами труб с внутренним покрытием, что значительно снижает риск неправильного монтажа, за счет выравнивания диаметральных отклонений стальной трубы, а также и со стандартными стальными трубами, что повышает надежность устройства при ее дальнейшей эксплуатации.The device for protecting the inside of the weld can be manufactured with calibrated (prepared) pipe ends with an internal coating, which significantly reduces the risk of incorrect installation, due to the alignment of diametrical deviations of the steel pipe, as well as with standard steel pipes, which increases the reliability of the device during its further operation.

Устройства для защиты внутренней части сварного шва работает следующим образом. Сначала устройство устанавливают в одну сторону трубы, затем подтащив трубу в другую сторону. Выставляют зазор и производят сварку. При сварке труб корневой слой шва проваривается одновременно с обечайкой 2 из углеродистой стали, тем самым увеличивая механические свойства шва, и упрочняет надежность втулки к осевому сдвигу.Device for protecting the inside of the weld works as follows. First, the device is installed in one side of the pipe, then pulling the pipe to the other side. Set the gap and weld. When welding pipes, the root layer of the seam is welded simultaneously with the carbon steel shell 2, thereby increasing the mechanical properties of the seam and strengthening the reliability of the bushing against axial shear.

При этом не нужно применять разные мастики, клей, следить за температурой нагрева трубы, оставлять зазор для выхода газов, так как герметизирующий элемент в готовом виде установлен на втулку и имеет плотную структуру. При нагреве он не расширяется и не выделяет газы, тем самым исключает фактор неправильного монтажа. Нужно втулку вставить в одну сторону трубы, затем в другую и произвести сварку. Герметизирующий элемент начнет работать после заполнения его транспортирующей жидкостью.In this case, it is not necessary to use different mastics, glue, monitor the heating temperature of the pipe, leave a gap for the release of gases, since the sealing element is installed in finished form on the sleeve and has a dense structure. When heated, it does not expand and does not emit gases, thereby eliminating the factor of improper installation. It is necessary to insert the sleeve into one side of the pipe, then into the other and weld. The sealing element will start working after filling it with the transporting liquid.

После того как трубопровод смонтируют, необходимо его отпрессовать и выдержать в течение суток, чтобы герметизирующий элемент вступил в реакцию. В течение этого времени герметизирующий элемент 3 уплотняется, увеличивается его объем, и трубопровод запускают в эксплуатацию. В качестве герметизирующего элемента 3 может использоваться, например, водопоглощающий материал, который за счет поглощения воды увеличивается в объеме и образовывает плотное перекрытие ограничивающее доступ транспортируемой среды в незащищенную зону сварного соединения.After the pipeline is mounted, it is necessary to press it and hold it for a day so that the sealing element reacts. During this time, the sealing element 3 is sealed, its volume increases, and the pipeline is put into operation. As a sealing element 3, for example, a water-absorbing material can be used, which, due to the absorption of water, increases in volume and forms a dense overlap that limits the access of the transported medium to the unprotected zone of the welded joint.

Конструкция устройства позволяет обойтись без резиновых манжет по периметру торцов устройства (как это было в аналогах), что увеличивает проходное сечение устройства. Увеличение проходного сечения устройства повышает стойкость к осевому сдвигу (на устройство оказывается меньшее давление транспортируемой среды), что также повышает её надежность при эксплуатации. Неиспользование дополнительных элементов упрощает конструкцию устройства.The design of the device makes it possible to do without rubber cuffs around the perimeter of the ends of the device (as it was in analogues), which increases the flow area of the device. An increase in the flow area of the device increases the resistance to axial shift (less pressure of the transported medium is exerted on the device), which also increases its reliability during operation. The non-use of additional elements simplifies the design of the device.

Claims (1)

Устройство для защиты внутренней части сварного шва, содержащее внутреннюю обечайку из нержавеющей стали, закрепленную во внешней обечайке из углеродистой стали с выступанием концов внутренней обечайки за торцы внешней обечайки, при этом по всему периметру с каждой стороны внешней обечайки установлен герметизирующий элемент, отличающееся тем, что герметизирующий элемент выполнен с возможностью увеличения своего объема при контакте с жидкостью с образованием плотного перекрытия, ограничивающего доступ транспортируемой среды к внутренней части сварного шва, а на наружной поверхности внешней обечайки установлены центрующие упоры для обеспечения самостоятельного центрирования устройства в трубе при его монтаже, причем внутренняя обечайка выполнена толщиной не менее 2 мм и закреплена во внешней обечайке методом пластической деформации с фиксацией электродуговой сваркой прихватками длиной не менее 10 мм в количестве не менее четырех с каждой стороны обечайки.A device for protecting the inner part of the weld, containing an inner shell made of stainless steel, fixed in an outer shell made of carbon steel with the ends of the inner shell protruding beyond the ends of the outer shell, while a sealing element is installed around the entire perimeter on each side of the outer shell, characterized in that the sealing element is made with the possibility of increasing its volume upon contact with the liquid to form a tight overlap that limits the access of the transported medium to the inner part of the weld, and centering stops are installed on the outer surface of the outer shell to ensure self-centering of the device in the pipe during its installation, and the inner shell made with a thickness of at least 2 mm and fixed in the outer shell by plastic deformation with fixation by electric arc welding with tacks of at least 10 mm in length in the amount of at least four on each side of the shell.

Images