Сварное соединение труб с внутренним покрытием

► Сварное соединение труб
► Резьбовой способ соединения стальных труб
► Фланцевое соединение
► Соединение труб с помощью муфты и контргайки

Безопасная работа трубопроводной системы зависит от качественного соединения всех ее элементов: труб, компенсаторов, арматуры и измерительных устройств. В зависимости от назначения и эксплуатационных условий, выбирают наиболее подходящий способ монтажа. 

Все виды соединений труб можно разделить на две основные группы:

Возможность разобрать часть трубопровода и заменить детали важна в местах разводки, где устанавливают большое число фитингов, фланцев, измерительной и регулирующей аппаратуры. С помощью разъемных соединений к трубопроводам подключают теплообменники, котлы, промышленные установки. В системах ХВС и ГВС широко применяют такую стыковку. Это снижает расходы на монтаж и обслуживание сетей.

Сварные конструкции относят к неразъемным. Этот способ соединения зарекомендовал себя благодаря низкой металлоемкости, малому гидравлическому сопротивлению, надежности в системах с повышенным давлением и транспортировке агрессивных сред.

Сварное соединение труб

С помощью сварки можно соединить детали трубопровода под любым углом, создать монолитную конструкцию, в которой все элементы неразрывно связаны на молекулярном уровне. Сегодня технологии развиваются в двух направлениях:

• Сварка плавлением: все виды электродуговой, газовой и электросварки;
• Сварка давлением: контактная, ультразвуковая. плазменная и др.

При монтаже протяженных трубопроводных линий требуется привлечение больших трудовых ресурсов и оборудования. Наибольшее распространение получила электродуговая сварка на постоянном и переменном токе. В зависимости от сложности поставленной задачи применяют следующие виды:

• Без защиты: простым или стабилизирующим электродом;
• Со шлаковой защитой: под флюсом, для оцинкованных труб;
• Со шлагазовой защитой;
• В среде защитных газов: для предотвращения окисления при нагреве;
• Комбинированные методы.

Эти технологии применимы практически ко всем стальным сплавам, в том числе со сложным химическим составом и чувствительным к термообработке закаленным полуфабрикатам.

Сварка с газовой горелкой постепенно теряет свои позиции как недорогой и надежный метод, но до сих пор используется.

В процессе работы в месте сварного шва одновременно происходят процессы плавления и окисления, а зона нагрева намного шире, чем при дуговом методе. 

Способы создания сварных соединений стальных труб классифицированы регламентом ГОСТ 16037-80. Можно выделить несколько основных групп:

• Стыковое: со скосом кромок или с предварительно подготовленной прямой фаской;
• Угловое: со скосом или без;
• Внахлест;
• С привариваем металлических элементов.

Качество сварки зависит от предварительной подготовки: механической обработки кромок и обезжиривания. Свариваемые элементы могут быть поворотными и неповоротными.

В некоторых случаях соединение выполняют с помощью электродов, то есть путем наплавления дополнительно металла, или формируют ванну, в которой плавится материал трубы.

По окончании работ удаляют окалину, выполняют шлифовку, проводят обследование ультразвуком.

Резьбовой способ соединения стальных труб

Для установки труб и арматуры с резьбой не требуется дополнительных инструментов. Этот метод эффективен в следующих случаях:

• Для организации инженерных систем внутри помещений;
• Для секций малого диаметра;
• Для коммунальных сетей водоснабжения и теплоснабжения;
• В трубопроводах с давлением до 1,6 МПа.

Форма резьбы может быть цилиндрической или конической, кроме этого предусмотрены следующие параметры:

• Шаг нарезки: расстояние между одноименными точками;
• Глубина канавок: разница диаметров;
• Направление: правое или левое.

Для элементов трубопровода применяют требования стандарта ГОСТ 6357-81, в котором установлены размеры, допуски и классы точности. Для обеспечения герметичности резьбовых соединений используют уплотнители, способные выдерживать температуру среды: сантехническую льняную или асбестовую прядь, специальные пасты.

Главным недостатком способа является повышенное давление на первый виток резьбы (на него приходится до 50% нагрузок).

Кроме этого: быстрый износ при частых разборках, способность к самоотвинчиванию при вибрационных воздействиях.

Фланцевое соединение

Фланцы используют для соединения сегментов, арматуры, аппаратуры. Один комплект включает в себя 2 ответных фланца, уплотнители и детали крепежа: гайки со шпильками или болтами. Способ монтажа зависит от конструктивных особенностей.

Виды фланцев:

• Плоские: привариваются на край трубы, имеют небольшие габариты;
• Воротниковые: привариваются встык, внутренний диаметр равен трубе, воротник передает напряжения на трубу, снижая нагрузки на соединение;
• Резьбовые: для оцинкованных труб и промышленных трубопроводов высокого давления ГОСТ 9399-81.

По способу крепления:

• Жесткие: присоединяемые к трубе неподвижно;
• Свободные: ГОСТ 12822-80, удерживаются на приварном кольце, выполняют компенсирующую функцию.

Фланцевое соединение по надежности превосходит сварное, но характеризуется повышенной металлоемкостью и утяжелением всей системы.

Этот метод применяют для подключения дополнительных линий, создания разборных секций, и в местах, где сварка затруднительна.

Соединение труб с помощью муфты и контргайки

Это один из самых простых способов соединения двух неподвижных стальных труб: воспользоваться им может любой человек, не обладающий знаниями и навыками. Деталь называется сгон и представляет собой отрезок трубы, на один конец которой нанесена длинная резьба, а на другой — короткая. В комплекте поставляются муфта и гайка.

Процесс монтажа:

• Участок с короткой резьбой обрабатывают льном и пастой, вкручивают в трубопровод;
• На свободный конец сгона навинчивают контргайку и муфту;
• Участок с длинной резьбой обматывают льном, наносят пасту и совмещают с трубопроводом;
• Накручивают муфту на трубу и фиксируют ее положение гайкой с помощью разводного ключа.

Сгоны очень надежны, срок их службы достигает 50 лет.

Обычно их устанавливают в местах течей, что позволяет избежать сложного ремонта. После этого участок становится разборным, что облегчает дальнейшее обслуживание. Метод нельзя применять в системах высокого давления и при транспортировке агрессивных сред.

Оцените нашу статью

Типы сварки труб: разбираемся в технологии и нормативах

Вопросы, рассмотренные в материале:

• На какие этапы делится сварка труб
• Какими нормативами регулируются типы сварки труб
• Какие бывают типы сварки труб
• Как проверить качество сварки труб

Для соединения частей трубопроводов используют разные способы, но самым распространенным из них остается сварка.

Такой вариант используется как в бытовых условиях, так и в промышленном производстве, позволяя стыковать между собой элементы труб, изготовленные из различных материалов.

Благодаря используемым технологиям соединять части трубопроводов можно в любых положениях, что существенно упрощает работу. Среди достоинств такой обработки можно отметить прочность и герметичность полученных соединений. В нашей статье поговорим про различные типы сварки труб.

Этапы и нормативы сварки труб

Работа сварщиков осуществляется в соответствии с требованиями нормативных документов – ГОСТов и СНИПов.

В 1980 г. Госкомитет СССР по стандартам утвердил ГОСТ 16037-80, вступивший в действие в июле 1981 г. и до настоящего времени не утративший силу. Этот стандарт пришел на смену ранее действующему ГОСТу 16037-70. Изменения в документ были внесены единственный раз – в декабре 1990 г.

Требования ГОСТа распространяются на сварные соединения стальных трубопроводов. Руководствоваться его положениями необходимо в следующих случаях:

• при выборе типа соединения заготовок;
• для определения конструктивных элементов и размеров сварных соединений при работе с трубами и арматурой.

Стандарт обязателен к применению, то есть все сварщики в процессе работы обязаны руководствоваться его требованиями. Исключение составляет обработка заготовок, изготовленных из полосового и листового металла.

Монтаж трубопроводов выполняется чаще всего при помощи ручного типа сварки, при ее выполнении необходимо руководствоваться номами ГОСТ 16037-80.

Стандарт предъявляет требования не только к типам сварки труб (стыковым, нахлесточным и угловым), но и определяет подготовительные действия в зависимости от вида работы.

Выполнение соединения элементов требует проведения подготовки, которая состоит из:

• механической зачистки заготовок, в процессе которой удаляется пыль, следы коррозии и оксидная пленка;
• химической обработки, призванной справиться со следами масла, жира, оксидной пленкой;
• разделки кромок.

Прежде чем приступать к монтажу заготовок, выполняют обработку кромок и околошовной зоны, обрабатываемая область составляет около 20–30 мм. С нее необходимо удалить механические загрязнения, следы ржавчины и масложировые пятна.

Качество стыков оказывает существенное влияние на безопасность работы готового трубопровода. Неукоснительное следование нормам Госстандарта при проектировании, формировании технологического процесса и непосредственно при обработке является гарантом необходимого уровня качества шовных соединений.

Наилучший эффект достигается при ручной или автоматической обработке трубопроводов. Работа выполняется при помощи плавящегося или неплавящегося электрода (аргонно-дуговая сварка).

Технология сварных работ состоит из трех основных этапов, как то:

1. Подготовительный. Он включает две части – подготовку сварщика и предварительную обработку заготовки. Подготовка мастера является важным этапом, обеспечивающим его безопасность в процессе работы. Существенное значение имеет использование специальной защитной одежды и маски, которая предохраняет глаза от ожога яркими искрами.

   Предварительная обработка заготовок включает в себя тщательную очистку детали от следов ржавчины, краски и грязи. Перед ручной дуговой сваркой необходима обработка стыков и рядом расположенной зоны. Для этого лучше всего воспользоваться металлической щеткой или наждачной бумагой. В противном случае велика вероятность появления необработанных участков в самом шве.

2. Сварочный процесс. Главное при дуговом соединении элементов (неважно выполняется ли работа вручную или при помощи инвертора) – удержание дуги. В первую очередь активируется электрод и возбуждается дуга, после чего можно приступать к формированию шва. Тип шва сварщик выбирает при обработке. Способ работы с электродом и технология работы с трубами зависит от различных факторов – расположения элементов, материала, из которых они изготовлены, предпочтений мастера.
3. Проверка качества сварного соединения. После окончания формирования шва необходимо удалить шлак, закрывающий его, а затем выполнить контроль качества готового соединения.

Обработку элементов водопровода, газопровода и прочих инженерных коммуникаций выполняют практически аналогично. Необходимо действовать последовательно, исходить из типов швов в разных положениях, поскольку умение их формировать влияет на качество готового изделия.

Типы сварки труб

Применение того или иного типа сварки труб зависит от материала их изготовления, а также от последующего использования. Но практически во всех случаях работа выполняется при помощи переменного электрического тока.

Такой выбор обусловлен экономической целесообразностью, поскольку при применении иных видов электроэнергии финансовые затраты возрастают.

Сварные соединения представляют собой некоторое количество элементов, соединенных друг с другом сварными швами.

В основном пользуются следующими типами соединений:

• стыковыми;
• угловыми;
• внахлест.

Если толщина стенок соединяемых заготовок превышает 3 мм, их кромки требуется разделать. Угол раскрытия стыка должен быть в пределах 60°–70°. Фаски с торцов детали должны быть удалены. Для этого может использоваться механический либо иной способ.

Стыковой тип сварки труб является наиболее распространенным, так как во время обработки стыки практически не деформируются. Помимо этого, такие соединения отличаются самым незначительным внутренним напряжением. Для них характерна высокая прочность и при статических, и при динамических нагрузках. Готовые сечения бывают:

• одинарными (для труб диаметром менее 500 мм);
• двойными (для труб диаметром более 600 мм).

Угловой тип сварки труб – разновидность стыкового соединения. Его используют обычно при соединении труб с другими элементами или между собой под определенным углом. Сварные работы выполняются:

• со скосом кромки;
• без скоса.

Этот тип обработки отличается меньшей прочностью по сравнению со стыковым, однако данная характеристика соединения достаточно высока.

Еще один тип сварки труб – внахлест – не применяется при приварке заготовок из металла из-за невысокой надежности соединения. Он подходит для работы с отдельными элементами или пластиковыми трубами.

• Технология сварки толстостенных труб.

При толщине заготовки более 20 мм используют технологию работы с толстостенными трубами, которая предполагает обработку слоев большой толщины. Благодаря таком типу сварки труб, прочность шва увеличивается на 10–15 %. В обработке чаще всего задействовано два мастера. Первый занят формированием обычного шва, а второй — толстого слоя.

Этот тип работ выполняется следующим образом:

• Обработку начинают выполнять в потолочном положении, постепенно увеличивая толщину шва (шовное соединение при работе с толстостенными заготовками должно быть как можно более ровным).
• Затем обработка проводится в полувертикальном положении.
• При помощи электрода создается горизонтальная площадка.
• Далее работы проводятся в нижнем положении, благодаря чему можно пользоваться электродами, толщина которых достигает 5 мм.

Далеко не каждый мастер знает о правильном выполнении такого типа сварки труб, не говоря уже о молодых социалистах – выпускниках профессиональных училищ.

Первоочередное значение при этом типе обработки имеет прихват трубы, который не позволит допустить деформацию корня. Количество точек прихвата зависит от размера заготовки. Прихват должен быть выполнен так, чтобы в месте стыка детали не сходились.

Затем необходима зачистка стыков. При обнаружении в процессе сварки на просвет дефектов, к примеру, трещин, их требуется удалить. По окончании зачистки начинают заполнять шов. Этот этап считается наиболее простым, тем не менее, в ряде случаев для заполнения стыка может потребоваться около 30 % корня.

В процессе работы рекомендуют оставить углубление около 1,5 мм для последующей облицовки. В таком случае облицовочный материал заполнит углубление, сформировав эстетичный шов. При этом типе сварки труб существенное значение имеют два момента – заполнение шва под определенным рабочим углом и использование короткой дуги.

Сварка труб из различных материалов

На выбор типа сварки медных труб влияет вид их последующего использования, герметичность соединения и др. Работы выполняются электродуговым, контактным или газовым методом.

• Эффективнее всего выполнять обработку при помощи электродугового способа, в процессе которой применяется неплавящийся вольфрамовый электрод и присадочная проволока с раскислителями в составе.
• Такой тип сварных работ предполагает обработку с использованием защитного газа азота, поскольку таким образом процесс удешевляется.
• Работа с тонкостенными медными трубами требует применения аргона.

• Сварка оцинкованных труб.

Оцинкованные трубы требуют применения особого типа обработки, не разрушающего цинкового покрытия. Место соединения обрабатывается флюсом, предохраняющим его от выгорания покрытия. Под воздействием тепла цинк под слоем флюса приобретает вязко-жидкую консистенцию, после чего плавится, однако не выгорает и не испаряется. Таким образом обеспечивается коррозионная защита.

Работа с оцинкованными заготовками требует хорошей вентиляции, иначе возможно как получить заболевание легочной системы, так и задохнуться.

Профильные трубы обычно соединяют встык. Для этого используется дуговой или газовый тип обработки. Первый способ позволяет получить наиболее качественный шов, к тому же он проще в применении. Тем не менее, для обработки профильных заготовок сварщику требуется хотя бы минимальный опыт.

Существенное значение имеет правильный выбор электрода, влияющего на мощность дуги (более толстый электрод дает более мощную дугу). Однако слишком толстый элемент в состоянии прожечь заготовку, а излишне тонкий чреват непрочным соединением. Толщина профильных труб варьируется от 1,5 до 5 мм, поэтому для работы с ними подходят «двойка» и «тройка».

Также важна скорость, с которой электрод будет перемещаться по детали. Если двигать его слишком медленно, то можно прожечь заготовку, слишком быстро – готовый шов будет иметь низкое качество. Оптимальная скорость движения выбирается опытным путем.

Для соединения газовых труб требуется значительный опыт и высокий профессионализм, поскольку для этого типа обработки необходимы быстрота и качество работы.

Прежде чем приступить к сварке, необходимо удалить с кромок заготовок загрязнения. Для деталей толщиной более 4 мм нужно выполнить скос кромок, чтобы облегчить прогревание металла в рабочей зоне.

Используется два типа сварки газовых труб:

1. Соединение слева направо. Оно выполняется при толщине заготовки свыше 5 мм. Дугу направляют на уже обработанную зону, перемещая присадку вместе с горелкой. В таком случае снижается расход газа и увеличивается производительность на 25 %.
2. Соединение справа налево. В таком случае горелка перемещается по необработанным зонам, присадочная проволока подается впереди нее. Этот тип сварки наиболее эффективен при работе с тонкостенными газовыми трубами.

В процессе монтажа и изготовления технологических линий используют электродуговую сварку трубопроводов с применением постоянного или переменного тока.

Экономичнее и, соответственно, выгоднее является обработка с использованием переменного тока, поскольку расход электроэнергии в таком случае меньше. Кроме того, оборудование для выполнения этого типа сварки труб более доступно.

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Сварное соединение труб с внутренним покрытием

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, а именно к соединению труб с внутренним покрытием при помощи электродуговой сварки и, может быть использовано при строительстве трубопроводов для нефтедобывающей, газодобывающей, нефтехимической, жилищно-коммунального хозяйства и других отраслей промышленности.

Известен узел сварного соединения трубопровода (патент RU 2283739, В23К 31/02, F16L 13/02, опубл. Бюл. 26 от 20.09.

2006), содержащий металлические трубы с нанесенным на их внутреннюю поверхность защитным покрытием и втулку, размещенную внутри труб, где сварное соединение узла выполнено ручной и/или автоматической сваркой с получением сварного шва, площадь которого превышает площадь нормального сечения труб, а узел имеет кольцевые элементы, кольцевые неармированные и/или армированные резиновые уплотнения, термоизоляционный материал, герметизирующий материал, Г-образный кольцевой упор или как минимум три Г-образных упора, равноразмещенных в радиальной плоскости, служащие для установки центров масс, размещенная внутри труб втулка выполнена с цилиндрическим участком и сопряженными с ним развальцованными и/или механически обработанными лезвийным инструментом, коническими участками и размещена внутри труб таким образом, что кромки труб контактируют с Г-образным кольцевым упором или Г-образными упорами, защитное покрытие на внутренней поверхности труб нанесено на расстоянии от их торцов с образованием в зоне нанесения термоненагруженной зоны, Г-образный кольцевой упор или Г-образные упоры размещены на половине длины втулки и жестко зафиксированы на ее внешней поверхности, на внутренней поверхности цилиндрического и сопряженных с ним конических участков втулки нанесено защитное покрытие, кольцевые элементы жестко закреплены на внешней поверхности цилиндрического участка втулки, равно смещены от его торцов и установлены оппозитно друг другу, кольцевые неармированные и/или армированные резиновые уплотнения размещены на внешней поверхности втулки между нанесенным на внутреннюю поверхность труб защитным покрытием, торцами кольцевых элементов и коническими участками втулки и плотно контактируют с ними, термоизоляционный материал жестко закреплен на внешней поверхности цилиндрического участка втулки между торцами кольцевых элементов, герметизирующий материал нанесен на внешнюю поверхность упомянутых конических участков втулки.

Данный узел сварного соединения трубопровода очень сложен и трудоемок в изготовлении, а самое главное уменьшает сечение трубопровода на большую величину по соединениям труб, что в особенности сильно отрицательно сказывается на трубопроводах малых диаметров.

Крепление узла в районе сварного шва очень слабое и на трубопроводах, по которым транспортируют среды под высоким давлением, эти узлы срывает потоком и собирает их в одном месте.

То есть надежность защиты сварного шва и около шовной зоны в трубопроводе не обеспечивается.

Известно соединение труб с внутренним антикоррозионным покрытием (патент РФ №2228484, кл. F16L 58/04 по заявке 99108283/0699/06 от 20.04.

1999), содержащее две трубы с внутренним эмалевым покрытием и втулку, установленную коаксиально внутри них с образованием в зоне стыка труб полости, на наружной поверхности втулки выполнена кольцевая проточка, в среднем сечении которой заодно с телом втулки выполнены радиальные упорные выступы, при этом на концевых участках втулки выполнены кольцевые канавки, в которых установлены уплотнительные элементы, и заходные конусы, между наружными поверхностями которых и внутренней поверхностью труб размещен адгезионный материал, где на концевых участках втулки выполнены кольцевые ступенчатые канавки, а уплотнительные элементы выполнены в виде эластичных манжет Г-образной формы в поперечном сечении, козырек которых расположен под тупым углом относительно вертикальной стойки и обращен в сторону внутренних поверхностей труб, при этом торец козырька обращен в сторону стыка труб к монтажному шву, а пространство между наружной поверхностью втулки, манжетами и внутренней поверхностью труб заполнено адгезионным материалом.

Рассматриваемая конструкция соединения труб с внутренним антикоррозионным покрытием, который рассматривается как прототип, который очень сложен и трудоемок в изготовлении. Уменьшается сечение трубопровода на большую величину по соединениям труб, в особенности на трубопроводах малых диаметров.

Крепление втулки в районе сварного шва при помощи упорных выступов очень слабое. И на трубопроводах, по которым транспортируют среды под высоким давлением, эти узлы срывает потоком и собирает их в одном месте.

То есть надежность защиты сварного шва и около шовной зоны в трубопроводе не обеспечивается.

• Технической задачей изобретения является надежное закрепление втулки в сварном соединении труб с внутренним покрытием и обеспечение надежности защиты сварного соединения труб с внутренним покрытием от коррозии.
• Технический результат достигается тем, что в сварном соединении труб с внутренним покрытием, содержащем втулку из углеродистой стали, которым перекрыто сварное соединение труб с внутренним покрытием, уплотнений и герметика, размещенных между внутренними концами втулки и концами труб, где новым является то, что втулка, плакированная изнутри обечайкой из коррозионностойкой стали, прижата к внутренней поверхности одной из труб путем раздачи, а ее кольцевой выступ расположен между торцами труб и приварен к сварному шву труб по всему периметру.
• Такая конструкция сварного соединения труб с внутренним покрытием позволяет надежно закрепить втулку в сварном соединении труб с внутренним покрытием и тем самым обеспечивает надежную защиту сварного соединения труб с внутренним покрытием от коррозии.

Изобретение поясняется чертежом. На чертеже показано сварное соединение труб с внутренним покрытием, состоящее из труб 1 с внутренним покрытием 2, втулки 3 из углеродистой стали, обечайки 4 из коррозионностойкой стали, клея 5, уплотнений 6, герметика 7 и сварного шва 8.

Сборка соединения труб осуществляется следующим образом. На внутреннюю поверхность конца трубы 1 с внутренним покрытием 2 наносят герметик 7, а также на конец обечайки 4 из коррозионностойкой стали, которым плакирована втулка 3 из углеродистой стали. Предварительно на конце обечайки 4 размещают уплотнение 6.

Поверхности концов втулки 3 склеены с обечайкой 4 клеем 5, что предохраняет от попадания транспортируемой среды между втулкой 3 из углеродистой стали и обечайкой 4 из коррозионностойкой стали, то есть обеспечивается защита от контактной коррозии втулки 3. Вставляют втулку 3 в трубу 1 до соприкосновения кольцевого выступа втулки 3 в торец трубы 1.

Затем раздают половину втулки 1, находящейся внутри конца трубы 1, при помощи гидропресса, снабженного дорном. Раздачу производят через пластмассовую оболочку, расположенную между втулкой 1 и дорном. Вытаскивают дорн с пластмассовой оболочкой из закрепленной втулки 3 к внутренней поверхности конца трубы 1.

При раздаче втулки 3 происходит сжатие уплотнения 6 между концами трубы 1 с внутренним покрытием 2 и втулкой 3, а герметик 7 склеивает контактируемые поверхности конца трубы 1 с внутренним покрытием 2 и конца втулки 3.

На внутреннюю поверхность конца второй трубы 1 с внутренним покрытием 2 наносят герметик 7, а также на конец обечайки 4, на которую предварительно размещают уплотнение 6. Надевают на втулку 3 конец второй трубы 1. При этом герметик 7 полностью заполняет зазор между концами втулки 3 и концом второй трубы 1.

При этом уплотнения 6 центрируют конец втулки 3 относительно внутренней поверхности конца второй трубы 1, а также конец обечайки 4 одновременно вытесняет излишки герметика 7 к концу втулки 3, образуя валик. Сваривают трубы 1 электродуговой сваркой, где втулка 3 также участвует в образовании сварного шва 8. То есть втулку 3 приваривают к сварному шву 8 труб 1 по всему наружному диаметру втулки 3.

При использовании такой конструкции сварного соединения труб с внутренним покрытием повышается надежность закрепления втулки в сварном соединении труб с внутренним покрытием, тем самым обеспечивается надежная защита сварного соединения труб с внутренним покрытием от коррозии.

Сварное соединение труб с внутренним антикоррозионным покрытием

Техническое решение относится к сварному неразъемному соединению труб, а именно к соединению труб с антикоррозионным внутренним покрытием для транспортировки химически активных жидкостей.

Сварное соединение труб с внутренним антикоррозионным покрытием, включающее соединенные сваркой встык трубы с антикоррозионным покрытием, которое удалено от торцов труб, и размещенную в них под стыком втулку, защищающую от коррозии стык труб, имеющую снаружи посередине длины между фиксаторами жаропрочную композицию, причем симметрично по краям снаружи выполнены кольцевые полости, заполняемые герметиком. Фиксаторы выполнены с возможностью взаимодействия с торцами антикоррозионного покрытия труб. Втулка выполнена из износостойкого материала с раструбами по концам, покрытого снаружи антикоррозионным покрытием, аналогичным внутреннему покрытию труб, которое удалено от торцов труб на расстояние термического разрушения антикоррозионного покрытия. Кольцевые полости по концам втулки образованы раструбами и фиксаторами жаропрочной композиции, которые выполнены в виде шайб на торцах жаропрочной композиции или самих торцов жаропрочной композиции. Герметик изготовлен в виде клея-расплава, выполненного с возможностью герметичного соединения с антикоррозионными покрытиями труб и втулки под действием температуры плавления. Предлагаемое сварное соединение труб с внутренним антикоррозионным покрытием надежно, герметично и не боится изменений давления и температуры и перекачки жидкости с твердыми абразивными включениями. 1 н.п, 1 ил. на 1 л.

Техническое решение относится к сварному неразъемному соединению труб, а именно к соединению труб с антикоррозионным внутренним покрытием для транспортировки химически активных жидкостей.

Недостатками данного узла соединения являются низкая защищенность от коррозии из-за наличия упоров, жестко соединенных с поверхностью втулки, находящихся в зоне сварки, имеющих гораздо меньшие размеры, чем расстояние от них до резиновых уплотнений, и как следствие являющихся тепловым мостиком к поверхности втулки, разогревая ее высоких температур в зоне соединения с упорами, что часто приводит к нарушению целостности внутреннего антикоррозионного покрытия втулки и, как следствие всего соединения, и невозможность использования такого соединения при наличии в перекачиваемой жидкости твердого абразива (например: песок, шлак, твердые включения и т.п.), потому что внутренне антикоррозионное покрытие втулки находится в зоне сужения и на его торцовые области постоянно действует абразив, который быстро истирает покрытие, а так как втулка сужает проходное сечение трубы, то скорость потока внутри нее выше, чем в трубе и, согласно закона Бернулли, давление статическое ниже, что приводит к «схлопыванию» (перекрытию внутреннего сечения трубы) внутренней оболочки в зоне втулки.

Недостатками данного узла соединения являются большие линейные размеры из-за наличия центрирующего разрезного металлического кольца, установленного поверх термоизоляционной прокладки и находящегося в зоне сварки, которое является тепловым мостом в линейном направлении, для исключения разрушения мест соединения внутренних полимерных покрытий втулки и труб длина втулки увеличивается как минимум в 1,5 раза, низкая надежность соединения полимерных покрытий втулки и труб низкотемпературными герметиками, и невозможность использования такого соединения при наличии в перекачиваемой жидкости твердого абразива, потому что внутренне полимерное покрытие втулки находится в зоне сужения и на его торцовые области постоянно действует абразив, который быстро истирает покрытие, а так как втулка сужает проходное сечение трубы, то скорость потока внутри нее выше, чем в трубе и, согласно закона Бернулли, давление статическое ниже, что приводит к «схлопыванию» (перекрытию внутреннего сечения трубы) внутренней оболочки в зоне втулки.

• Недостатками данного неразъемного соединения являются низкая надежность соединения антикоррозионного покрытия труб и втулки низкотемпературными герметиками, и невозможность использования такого соединении при наличии в перекачиваемой жидкости твердого абразива, потому что втулка из относительно мягкого термопластичного материала находится в зоне сужения и на его торцовые области постоянно действует абразив, который быстро истирает материал втулки, которая также имеет различные коэффициенты термического и механического расширения относительно материала трубы, что приводит к быстрому выходу из строя места соединения фиксаторов втулки и внутренней поверхности трубы, значительно снижая надежность антикоррозионной защиты стыков труб.
• Технической задачей предложенного технического решения является создание надежного и герметичного соединения стыков труб, не боящегося изменения температур и давления, с расширенными функциональными возможностями за счет получения единого антикоррозионного покрытия защищенного изнутри втулкой из износостойкого материала.
• Техническая задача решается сварным соединением труб с внутренним антикоррозионным покрытием, включающим соединенные сваркой встык трубы с антикоррозионным покрытием, которое удалено от торцов труб, и размещенную в них под стыком втулку, защищающую от коррозии стык труб, имеющую снаружи посередине длины между фиксаторами жаропрочную композицию, причем симметрично по краям снаружи выполнены кольцевые полости, заполняемые герметиком, причем фиксаторы выполнены с возможностью взаимодействия с торцами антикоррозионного покрытия труб.
• Новым является то, что втулка выполнена из износостойкого материала с раструбами по концам, покрытого снаружи антикоррозионным покрытием, аналогичным внутреннему покрытию труб, которое удалено от торцов труб на расстояние термического разрушения антикоррозионного покрытия, при этом кольцевые полости по концам втулки образованы раструбами и фиксаторами жаропрочной композиции, которые выполнены в виде шайб на торцах жаропрочной композиции или самих торцов жаропрочной композиции, а герметик — в виде клея-расплава, выполненного с возможностью герметичного соединения с антикоррозионными покрытиями труб и втулки под действием температуры плавления.
• Новым является так же то, что в качестве износостойкого материала втулки может быть применена высокоуглеродистая или нержавеющая сталь или композитный материал.
• На чертеже изображена схема стыка труб с продольным разрезом.

Предварительно трубы 1 и 1' с внутренним антикоррозионным покрытием 2 подвергаются исследованиям: их торцы соединяют сваркой 3 определяя зоны температур: зона разрушения внутреннего покрытия 4 и зона термического воздействия 5, достаточную для плавления клея-расплава 6 (например: Forbo HD-6880, Purmelt QR-4663, Terokal-1250, Protostik 6503 и т.п.). Эмпирическим путем выявлено, что длина L1 зоны термического разрушения 4 зависит от толщины труб 1 (например: для труб 1 толщиной от 5 мм до 20 мм длина L1 зоны 4 соответственно изменяется от 20 мм до 60 мм), как и длина L2 зоны термического воздействия 5 (например: для труб 1 толщиной от 5 мм до 20 мм длина L2 зона 5 соответственно изменяется от 20 мм до 40 мм). С соединяемых труб 1 и 1' удаляют покрытие на расстояние не менее длины L1 зоны 4.

Исходя из выявленных параметров изготавливается внутренняя втулка 7, состоящая из патрубка 8, изготавливаемого из износостойкого материала, покрытого снаружи антикоррозионным покрытием 9, аналогичным внутреннему покрытию 2 труб 1.

В качестве износостойкого материала втулки 7 может применяться высокоуглеродистая сталь, нержавеющая сталь, черный металл, покрытый защитным слоем (защитная эмаль, порошковое напыление и т.п.), или композитный материал (твердый пластик, карбон и т.п.).

Причем длину L патрубка 8 выбирают не менее удвоенной сумме длин L1 и L2 зон 4 и 5:

Затем на наружной поверхности втулки 7 равномерно от краев устанавливают жаропрочную композицию 10 (асбест, пенобетон, базальтовая вата и т.п.) длиной между фиксаторами 11 и 11' на 1-3 мм больше суммарной длины снятого покрытия соединяемых труб 1 и 1' и диаметром чуть меньшим внутреннего диаметра труб 1 и 1'.

В качестве фиксаторов 11 и 11' используют торцы (на четр. не показаны) жаропрочной композиции 11, если она выполнена из твердого материала в виде полой втулки (пенобетон, все пененное стекло и т.п.), или изготавливают в виде шайб 12 и 12' размещенных по краям жаропрочной композиции 11, если она выполнена в виде мягкого материала (базальтовая вата, стекловолокно и т.п.).

После установки композиции 10 на концах патрубка 8 формируют раструбы 13, расширяющиеся к торцам патрубка 8 (для металлов — дорнированием или развальцовкой, для композитных материалов — внутренней формой после предварительного нагрева).

Кольцевую полость 14 между раструбами 13 и соответствующими фиксаторами 11 и 11' заполняют герметиком — клеем-расплавом 6 в разогретом виде для надежного соединения с наружным покрытием 9 втулки 7, формируя клей-расплав 6 диаметром чуть меньшим внутреннего диаметра покрытия 2 (например: обрезая под нужный размер после отверждения или придавая нужный размер до отверждения холодной формой для исключения прилипания). Втулки 7 в сборе со всеми элементами могут изготавливаться в стационарных (цеховых) условиях и доставляться в готовом виде к месту соединения труб 1 и 1'.

Перед соединением втулку 7 вставляют в трубу 1 до упора фиксатора 11 (торца жаропрочной композиции 10, играющего роль фиксатора, или шайбы 12) в торец внутреннего антикоррозионного покрытия 2 трубы 1, затем торцы труб 1 и 1' стыкуют, одевая трубу 1' на втулку 7 до упора другого фиксатора 11' (торца жаропрочной композиции 10, играющего роль фиксатора, или шайбы 12') в торец внутреннего антикоррозионного покрытия 2 трубы 1'. Зазор между торцами труб 1 и 1' в 1-3 мм допустим для процесса сваривания. Затем торцы труб 1 и 1' соединяют сваркой 3, при этом жаропрочная композиция 11 защищает покрытия 2 и 9, от разрушения, а клей-расплав 6 плавится вместе с покрытием 2 труб 1 и 1' в зоне 5 и после остывания их герметично и надежно соединяет покрытия 2 и 9. При необходимости, особенно при сварке труб 1 и 1' в холодное время (при температуре окружающей среды ниже, +7°С), или после ультразвукового исследования (УЗИ) стыков при обнаружении плохого склеивания клея-расплава 6 с покрытием 2 одной из труб 1 или 1', зоны термического воздействия 5 подвергаются дополнительному нагреву (например: индукционным нагревом токами высокой частоты — ТВЧ) для получения качественного соединения покрытий 2 и 9 при помощи клея-расплава 6.

В результате получается герметичная защита стыка труб из покрытий 2 и 9 спаянных клеем-расплавом 6, защищенная изнутри износостойким материалом в виде патрубка 8 с раструбами 13 от воздействия, перекачиваемого по трубе вместе с жидкостью, абразива. Так как внутреннее покрытие 2 труб 1 и 1' и наружное покрытие 9 втулки 7 имеют одинаковые физические свойства, то их соединению не грозит разрушение от изменения температуры и/или давления перекачиваемой жидкости.

1. Предлагаемое сварное соединение труб с внутренним антикоррозионным покрытием надежно, герметично и не боится изменений давления и температуры и перекачки жидкости с твердыми абразивными включениями.
2. Сварное соединение труб с внутренним антикоррозионным покрытием, включающее соединенные сваркой встык трубы с антикоррозионным покрытием, которое удалено от торцов труб, и размещенную в них под стыком втулку, защищающую от коррозии стык труб, имеющую снаружи посередине длины между фиксаторами жаропрочную композицию, причем симметрично по краям снаружи выполнены кольцевые полости, заполняемые герметиком, причем фиксаторы выполнены с возможностью взаимодействия с торцами антикоррозионного покрытия труб, отличающееся тем, что втулка выполнена из износостойкого материала с раструбами по концам, покрытого снаружи антикоррозионным покрытием, аналогичным внутреннему покрытию труб, которое удалено от торцов труб на расстояние термического разрушения антикоррозионного покрытия, при этом кольцевые полости по концам втулки образованы раструбами и фиксаторами жаропрочной композиции, которые выполнены в виде шайб на торцах жаропрочной композиции или самих торцов жаропрочной композиции, а герметик — в виде клея-расплава, выполненного с возможностью герметичного соединения с антикоррозионными покрытиями труб и втулки под действием температуры плавления.
3. 

Содержание ГОСТ 16037-80: сварка трубопроводов, типы швов и их краткие характеристики, разделка изделий

Сварка представляет собой процесс соединения металлических предметов и различных сплавов между собой. Она широко применяется для соединения стальных трубопроводов. В процессе работы сварщики обязаны руководствоваться положениями ГОСТов и СНИПов.

Что регулирует ГОСТ 16037-80

ГОСТ 16037-80 был утвержден для применения Постановлением Госкомитета СССР по стандартам в 1980 гг. Он начал действовать с июля 1981 года и имеет юридическую силу до сих пор. ГОСТ заменил собой ранее действующий стандарт в указанной отрасли 16037-70. В декабре 1990 года в документ были внесены последние и единственные изменения.

Сфера регулирования ГОСТа – сварные соединения стальных трубопроводов. Он обязателен для применения:

• при выборе типов соединения труб;
• при определении конструктивных элементов и размеров сварных соединений труб с трубами и арматурой.

Обязательность стандарта обозначает, что все сварщики, которые приступают к сварке стальных труб, должны учитывать положения стандарта. Из сферы регулирования документа исключены сварные соединения, которые применяются для производства труб из полосового и листового материала.

При монтаже трубопроводных систем одним из наиболее распространенных способов является ручная сварка, требования к производству которой прописано в ГОСТ 16037-80. С полным текстом документа можно ознакомиться здесь.

От качества стыков и швов во многом зависит безопасность функционирования трубопроводных систем.

При строгом соблюдении требований стандарта в процессе проектирования и формирования технологического процесса и самом выполнении сварных швов трубопроводов обеспечивается должный уровень качества.

Основные типы сварных швов и их краткие характеристики

В ГОСТе описываются три разновидности сварных соединений стальных трубопроводов, и приводятся их условные обозначения. Это:

1. Стыковые – «с».
2. Угловые – «у».
3. Нахлесточные – «н».

Внутри каждого типа в стандарте выделяются различные подтипы в зависимости от разных параметров. В их числе диаметр и толщина свариваемой трубы, вид сварного шва, число сторон проварки, конфигурация для прокладки и возможность ее съема, наличие скоса кромок (скос одной или двух кромок), форма сечения кромок или шовного материала, способ сварки.

Согласно ГОСТу 16037-80, при соединении трубопровода можно использовать сварку под защитным газом (аргоном), под флюсом и газом. При работе в атмосфере защитных газов допускается применение плавящихся и неплавящихся электродов.

Для определения технологических параметров сварки в ГОСТ 16037-80 рекомендовано учитывать следующие параметры (документ содержит конкретные значения в зависимости от типа сварки):

• толщина заготовок (s);
• ширина шва (e);
• расстояние между кромками (b);
• выпуклость (g);
• толщина шва (а);
• притупление кромки (с);
• глубина нахлеста (В);
• катет углового шва (K);
• диаметр трубы (Dn);
• размер фланцевой фаски (f).

Все указанные параметры актуальны не для всех типов швов.

В процессе работы применяют различные типы сварных соединений в зависимости от специфики ситуации. Для сварки кольцевых стыков труб по ГОСТу применяют стыковые соединения с обозначением С1-С53. Данный тип швов, в свою очередь, может быть выполнен как односторонний и двухсторонний, прямолинейный и с закругленными скосами кромок.

• Односторонние швы могут предполагать съемную или остающуюся подкладку, а также плавящуюся вставку.
• При соединении секторов на поворотах соединения могут выполняться со скосом кромок и имеют условное обозначение С54-С55.
• При соединении фланца с трубопроводом применяется обозначение С56.
• Угловые швы прописываются в стандарте как У5-У21, нахлесточные – Н1-Н4.

Разделка труб под сварку

В ГОСТе 16037-80 регулируются не только виды сварных соединений стальных трубопроводов (стыковых, нахлесточных и угловых), но и характеристика проведения подготовительных мероприятий с учетом вида.

Перед проведением сварочных работ необходимо провести подготовительные мероприятия. Они включают:

1. Механическую зачистку изделий. Она требуется для удаления пыли, следов коррозии и оксидной пленки.
2. Химическая обработка в целях удаления пятен от масла и жира, а также пленки.
3. Разделка кромок.

Разделка предполагает механическую обработку кромки. В процессе монтажа трубопровода разделка выполняется с применением специальных машин. При проведении ремонта допускается выполнение разделки посредством угловых шлифовальных машин.

Разделку кромок требуется выполнять при толщине заготовок под сварку от 4 мм. Для угловых соединений скашивают одну или обе кромки под углом 45 градусов.

Стыки на стальных трубопроводах могут быть поворотными и неповоротными. При сварке трубопровода рекомендовано применять первый тип, так как они позволяют сварщику занять наиболее выгодное нижнее положение. Кромки при этом разделываются по всему периметру.

При стыковом соединении разница между толщиной стенок не может быть более 10% и превышать 3 мм.

Перед началом монтажа также обрабатываются кромки и околошовная зона на 20-30 мм. Она очищается от механических загрязнений, коррозийных следов и масложировых пятен.

Перед электродуговой сваркой торцы труб необходимо прихватить друг к другу. При диаметре труб, не превышающем 300 мм, делается 4 прихватки. Если же он превышает 300 мм, то прихваты делаются равномерно через 200-300 мм.

Сварка труб с толщиной более 12 мм производится в три приема (проходки).

Если соединяются толстые трубные заготовки, то сформированный шов нужно сделать толще самой детали. Для формирования соединения с заданными параметрами нужно выполнить разделку кромок после снятия фаски. При этом электроду обеспечивается доступ для качественной сварки шва.

При расчете технологических параметров разделки следует особое внимание уделить корректности расчета и соблюдению определенных значений разделки. Это снижает трудоемкость, позволяет экономно расходовать материалы и контролировать себестоимость.

При подготовке стыков разновидность фаски зависит от толщины заготовок: при толщине 3-25 мм применяется односторонняя фаска, 26-60 мм – двухсторонняя. Для угловых стыков устанавливаются такие границы: при значении до 20 мм – односторонняя, до 50 мм – двухсторонняя.

Исходя из геометрической формы профиля, различают следующие подвиды разделки:

1. Традиционный (стандартный) скос с профилем в виде трапеции.
2. Х-образный, когда два скоса сделаны так, что напоминает профилем очертания буквы Х (практикуется для применения заготовки толщиной 3-25мм).
3. U-образный, где профиль поперечного сечения имеет криволинейную форму и напоминает букву U. ГОСТ рекомендует применять данную форму при большой толщине заготовки (26-60мм) для снижения площади сечения и снижения расходов материалов.

Если же труба имеет толщину свыше 60 мм, то применяются специальные формы (в частности, уступы и сложные криволинейные профили).

Для разделки используются газовые резаки и механическая обработка. Первый способ обладает определенными ограничениями и недостатками: он отличается невысокими качествами. Наиболее высокая точность обеспечивается фрезерной обработкой, в отношении труб большого диаметра могут использоваться специальные торцовочные аппараты или шлифмашинки.

Таким образом, ГОСТы на проведение сварочных мероприятий выступают важным документом, которые регламентируют условия для подготовки и проведения сварочных работ.

В ГОСТе 16037-80 определены методы сварки стальных трубопроводов, типы соединений, способы разделки и конструктивные элементы для каждого типа.

Соблюдение рекомендуемых параметров продлевает сроки службы трубопроводов, обеспечивает долговечность, прочность и герметичность швов.