RU2201550C2 - Composite-material branch pipe and its manufacturing process - Google Patents
Composite-material branch pipe and its manufacturing process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2201550C2 RU2201550C2 RU2000126422/06A RU2000126422A RU2201550C2 RU 2201550 C2 RU2201550 C2 RU 2201550C2 RU 2000126422/06 A RU2000126422/06 A RU 2000126422/06A RU 2000126422 A RU2000126422 A RU 2000126422A RU 2201550 C2 RU2201550 C2 RU 2201550C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- binder
- layers
- protective coating
- impregnated
- tape
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 8
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 120
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 57
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 34
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 26
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims description 7
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 6
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 4
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 2
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 claims 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 abstract description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 25
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 6
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- 101710130081 Aspergillopepsin-1 Proteins 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 102100031007 Cytosolic non-specific dipeptidase Human genes 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- MRMBZHPJVKCOMA-YJFSRANCSA-N biapenem Chemical compound C1N2C=NC=[N+]2CC1SC([C@@H]1C)=C(C([O-])=O)N2[C@H]1[C@@H]([C@H](O)C)C2=O MRMBZHPJVKCOMA-YJFSRANCSA-N 0.000 description 1
- 238000003490 calendering Methods 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010073 coating (rubber) Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000002654 heat shrinkable material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009421 internal insulation Methods 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 238000004018 waxing Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретение. Изобретение относится к области строительства и прокладки трубопроводных систем для транспортирования газообразных и жидких продуктов под высоким давлением. Оно применяется в газодобывающей, нефтедобывающей, горнодобывающей и химической отраслях промышленности. The technical field to which the invention relates. The invention relates to the field of construction and installation of pipeline systems for transporting gaseous and liquid products under high pressure. It is used in the gas, oil, mining and chemical industries.
Уровень техники. Известен отвод внебакового криогенного топливопровода самолета [1, рис. 6.42, стр. 491]. Он состоит из тонкостенного герметизирующего лейнера, изготовленного из стали марки 12Х18H10Т, металлических законцовок, силовой углепластиковой оболочки, теплоизолирующей оболочки и наружной защитной оболочки. The prior art. Known for off-tank cryogenic fuel pipe withdrawal [1, Fig. 6.42, p. 491]. It consists of a thin-walled sealing liner made of steel grade 12X18H10T, metal tips, carbon fiber-reinforced sheath, heat insulating sheath and outer protective sheath.
Недостатки конструкции:
1. Металлические тонкостенные детали не могут противостоять химически активным транспортируемым продуктам в виде кислот, солей, щелочей в химической промышленности. Они также неэффективны в горнодобывающей промышленности, где наряду с агрессивными свойствами транспортируемая среда содержит абразивные частицы зачастую крупных размеров. Кроме того, металл - наихудший материал для нефтяных продуктов, так как подвержен запарафинированию.Design disadvantages:
1. Metal thin-walled parts cannot withstand chemically active transported products in the form of acids, salts, alkalis in the chemical industry. They are also ineffective in the mining industry, where, along with aggressive properties, the transported medium contains abrasive particles of often large sizes. In addition, metal is the worst material for petroleum products, as it is prone to waxing.
2. Большое количество входящих деталей и различных материалов. 2. A large number of incoming parts and various materials.
3. Применение дорогостоящих материалов, например, утлепластика для образования силовой оболочки. 3. The use of expensive materials, such as carbon fiber for the formation of a power shell.
4. Высокая цена отвода. 4. The high price of the tap.
Известен отвод для трубопроводов диаметром от 25 до 900 мм [2]. Он состоит из внутренней изогнутой трубы - лейнера, двух цилиндрических концевых соединительных элементов типа раструб или ниппель и наружной трубы, охватывающей лейнер и концевые соединительные элементы. Лейнер имеет продольный разрез для обеспечения возможности снятия его с оправки. Описанная конструкция выбрана в качестве аналога. Known tap for pipelines with a diameter of 25 to 900 mm [2]. It consists of an internal bent pipe - a liner, two cylindrical end connecting elements such as a bell or nipple and an outer pipe that encloses the liner and end connecting elements. The liner has a longitudinal section to enable removal from the mandrel. The described design is selected as an analog.
Недостатки конструкции:
1. Стандартный и ограниченный по величине угла раствора лейнера ассортимент отводов: 90; 60; 45; 30; 22,5 и 11,25o.Design disadvantages:
1. Standard and limited in terms of the angle of the liner solution assortment of taps: 90; 60; 45; thirty; 22.5 and 11.25 o .
2. Наличие внутренних швов отвода, образующихся при соединении его отдельно изготавливаемых частей. Они являются самым слабым местом конструкции и именно с них начинаются разрушение защитного покрытия и выход из строя отвода. 2. The presence of internal seams of the branch, formed when connecting its separately manufactured parts. They are the weakest point in the structure and it is from them that the destruction of the protective coating and the failure of the tap begin.
3. Конструкция отвода не предусматривает его изготовление с внутренним покрытием из резины. 3. The design of the branch does not provide for its manufacture with an internal coating of rubber.
Известно изогнутое трубное колено (фитинг), выбранное в качестве прототипа [3] . Оно повторяет конструкцию аналога за исключением того, что углы раствора лейнера могут быть любыми, так же как и типы концевых соединительных элементов, а внутреннее защитное покрытие может быть изготовлено из химически- и абразивостойкой резины. Known bent pipe elbow (fitting), selected as a prototype [3]. It repeats the design of the analogue except that the corners of the liner solution can be any, as well as the types of end connecting elements, and the inner protective coating can be made of chemically and abrasion resistant rubber.
Недостатки конструкции повторяют пункт 2 недостатков аналога. Design flaws repeat paragraph 2 of the analogue flaws.
Известен способ изготовления внебакового криогенного топливопровода самолета. A known method of manufacturing an off-tank cryogenic aircraft fuel line.
Он заключается в выполнении следующих основных операций:
- сварка лейнера с законцовками;
- проверка полученной сборки на герметичность;
- заполнение внутренней полости лейнера песчаной смесью;
- намотка силовой оболочки на лейнер намоточным препрегом из пропитанных связующим углеродных нитей на программном намоточном станке;
- намотка антиадгезионного разделительного слоя на наружную поверхность силовой оболочки;
- намотка термоусаживающейся ленты на разделительный слой;
- отверждение связующего;
- снятие термоусаживающейся ленты и разделительного слоя;
- нанесение вспенивающегося криогенного пенопласта на наружную поверхность силового слоя в пресс-форме;
- снятие пресс-формы;
- обмотка пенопласта герметизирующим слоем из полимерной пленочной ленты;
- термообработка изделия;
- разборка технологической оправки.It consists in performing the following basic operations:
- welding of the liner with the tips;
- verification of the assembly obtained for leaks;
- filling the inner cavity of the liner with a sand mixture;
- winding the power shell on the liner by a winding prepreg of carbon-impregnated with binder carbon threads on a software winding machine;
- winding release liner on the outer surface of the power shell;
- winding heat-shrinkable tape on the separation layer;
- curing the binder;
- removal of heat-shrinkable tape and separation layer;
- application of an expandable cryogenic foam on the outer surface of the force layer in the mold;
- removal of the mold;
- polyfoam wrapping with a sealing layer of polymer film tape;
- heat treatment of the product;
- disassembly of the technological mandrel.
Недостатки способа заключаются в том, что он чрезвычайно трудоемок, дорог и длителен, а это неприемлемо при массовом производстве отводов для трубопроводных систем указанных выше отраслей промышленности. The disadvantages of the method are that it is extremely laborious, expensive and time consuming, and this is unacceptable for the mass production of bends for pipeline systems of the above industries.
Известен способ изготовления отвода [2], принятый за аналог. Он заключается в том, что для цилиндрических концевых соединительных элементов используют концевые участки трубы или специально изготовленные трубы - законцовки, которые нарезают на куски необходимой длины, и на торцах, контактирующих с торцами лейнера, снимают внутреннюю фаску. Концевые элементы полностью отверждены и имеют необходимую конфигурацию для соединения со смежными элементами трубопровода. A known method of manufacturing a tap [2], adopted as an analogue. It consists in the fact that for cylindrical end connecting elements, end sections of the pipe or specially made pipes are used - ends, which are cut into pieces of the required length, and the ends are removed from the ends in contact with the ends of the liner. The end elements are fully cured and have the necessary configuration for connection with adjacent pipeline elements.
Технология изготовления концевых элементов заключается в последовательном выполнении следующих операций:
- спиральная намотка внутреннего защитного покрытия стеклянной лентой из стекла марки С, пропитанной связующим, или лентой из винилхлоридных сополимеров с перекрытием (нахлестом) витков на цилиндрическую оправку;
- спиральная намотка промежуточного слоя поверх внутреннего защитного покрытия лентой из стеклянного мата, изготовленного из стекла Е и пропитанного полиэфирным связующим, с перекрытием витков;
- намотка двойных спиральных слоев силового каркаса ровингом из стекла Е, пропитанным связующим;
- намотка усилений в зоне расположения элементов стыка отвода для соединения со смежными элементами трубопровода тем же способом, что и намотка силового каркаса;
- отверждение концевых элементов в тепловой печи;
- снятие с оправки полностью отвержденных концевых элементов;
- механическая обработка концевых элементов.The manufacturing technology of the end elements consists in sequentially performing the following operations:
- spiral winding of the inner protective coating with a glass tape made of grade C glass impregnated with a binder, or with a tape made of vinyl chloride copolymers with overlapping (overlapping) turns on a cylindrical mandrel;
- spiral winding of the intermediate layer over the inner protective coating with a glass mat tape made of glass E and impregnated with a polyester binder with overlapping turns;
- winding of the double spiral layers of the power frame by roving made of glass E impregnated with a binder;
- winding reinforcements in the area of the location of the elements of the junction joint for connection with adjacent elements of the pipeline in the same way as the winding of the power frame;
- curing of the end elements in a thermal furnace;
- removal from the mandrel of fully cured end elements;
- machining of end elements.
Лейнер изготавливают на неразборной оправке, повторяющей его внутреннюю конфигурацию. Технология изготовления лейнера заключается в выполнении следующих операций:
- намотка внутреннего защитного покрытия аналогичным способом, что и для концевых элементов отвода;
- намотка промежуточного слоя тем же методом, что и для концевых элементов отвода;
- намотка - выкладка заготовок, выкроенных и вырезанных из рогожи (ткани), сотканной из нитей стекла Е и пропитанных связующим, поверх промежуточного слоя с перекрытием по их периметру соседними заготовками с последующей замоткой слоев ткани ровингом из стекла Е, пропитанным связующим, до достижения заданного числа слоев;
- отверждение лейнера;
- разрезка лейнера вдоль образующей минимальной длины;
- снятие лейнера с оправки и обработка его торцев под склеивание со снятием внутренних фасок.The liner is made on a non-separable mandrel, repeating its internal configuration. The manufacturing technology of the liner is to perform the following operations:
- winding the inner protective coating in the same way as for the end elements of the tap;
- winding of the intermediate layer by the same method as for the end elements of the branch;
- winding - laying out of blanks cut and cut out of matting (fabric) woven from glass E strands and impregnated with a binder, on top of the intermediate layer with overlapping neighboring blanks along their perimeter, followed by winding of the fabric layers with glass E roasted with a binder, until reaching the specified number of layers;
- curing of the liner;
- cutting the liner along the generatrix of the minimum length;
- removing the liner from the mandrel and processing its ends for gluing with the removal of internal chamfers.
Сборка отвода заключается в выполнении следующих операций:
- нанесение клеевого состава на поверхности контакта деталей отвода и размещение их в специальном стапеле для склеивания;
- заполнение внутренних швов по месту соединения элементов конструкции термопластичным составом;
- выкладка - намотка наружной трубы отвода на внешние поверхности склеенных деталей по схеме выкладки - намотки силового каркаса лейнера до достижения заданного числа слоев;
- отверждение отвода;
- нанесение внешнего (жел-коут) слоя на все наружные поверхности отвода, состоящего из связующего со специальными добавками, защищающими отвод от воздействия ультрафиолетового излучения и действия атмосферы окружающей среды.Assembly of the tap consists in the following operations:
- application of the adhesive composition on the contact surface of the tap parts and their placement in a special slipway for gluing;
- filling the internal joints at the junction of structural elements with a thermoplastic composition;
- layout - winding of the outer pipe of the branch to the outer surfaces of the glued parts according to the layout scheme - winding the power frame of the liner until the specified number of layers is reached;
- curing of the tap;
- application of an external (yellow coat) layer on all external surfaces of the tap, consisting of a binder with special additives that protect the tap from the effects of ultraviolet radiation and the action of the atmosphere.
Недостатки способа:
1. Для каждого угла раствора отвода требуется специальная оправка.The disadvantages of the method:
1. A special mandrel is required for each angle of the outlet solution.
2. Двукратный тепловой режим с достижением максимальной температуры отверждения связующего отрицательно сказывается на полностью отвержденных деталях отвода (лейнер и концевые элементы) и в них образуются трещины; поверхности соединения внешней оболочки с предварительно отвержденными деталями отвода имеют меньшую адгезионную прочность, чем в теле этих деталей; происходят разрыхление внутреннего защитного покрытия и частичное уменьшение его связи с силовой оболочкой из-за отсутствия внутренних оправок. 2. Double thermal conditions with reaching the maximum curing temperature of the binder adversely affect the fully cured parts of the outlet (liner and end elements) and cracks form in them; the surface of the connection of the outer shell with pre-cured parts of the outlet have lower adhesive strength than in the body of these parts; loosening of the inner protective coating and partial reduction of its connection with the power shell due to the lack of internal mandrels occur.
3. Не разработан способ изготовления отводов с внутренним защитным покрытием из химически- и абразивостойкой резины. 3. Not developed a method of manufacturing bends with an internal protective coating of chemically and abrasion resistant rubber.
Известен способ изготовления отвода [3], выбранный в качестве прототипа. Способ его сборки и принципы изготовления отдельных элементов конструкции совпадают с аналогом, однако технология изготовления его отдельных элементов имеет отличие, в том числе и по применяемым материалам. Кроме того, в России наиболее употребительным материалом для изготовления внутреннего защитного покрытия является химически- и абразивостойкая резина, что позволяет использовать отводы в газовой, горной и химической промышленности. В этой связи ниже приводится способ изготовления отвода - прототипа с резиновой футеровкой, принятый на предприятии ЗАО "Пласт" г.Пермь, которое является заявителем полезной модели [3] . Указаны основные операции изготовления в соответствии, например, с техпроцессом 73-95 ТО от 15.06.95 г. для отвода Ду 215АОП.083.000-01. A known method of manufacturing a tap [3], selected as a prototype. The method of its assembly and the principles of manufacturing individual structural elements coincide with the analogue, however, the manufacturing technology of its individual elements has a difference, including the materials used. In addition, in Russia, the most common material for the manufacture of internal protective coatings is chemically and abrasion resistant rubber, which allows the use of bends in the gas, mining and chemical industries. In this regard, the following is a method of manufacturing a bend - a prototype with a rubber lining, adopted at the enterprise of JSC "Plast" Perm, which is the applicant of a utility model [3]. The main manufacturing operations are indicated in accordance, for example, with the technical process 73-95 TO of 06.15.95 for the removal of Du 215 AOP.083.000-01.
Технология изготовления концевых элементов отвода заключается в последовательном выполнении следующих операций:
- спиральная намотка внутреннего защитного покрытия лентой из сырой резины толщиной 1 мм и шириной 0,3-0,34 внутреннего диаметра отвода с нахлестом витков на половину ширины ленты на цилиндрическую оправку;
- выкладка стеклянной ткани, пропитанной эпоксидным связующим, поверх слоев резины с нахлестом кромок не менее 15-20 мм;
- замотка слоя ткани стеклянным ровингом, пропитанным связующим, с расположением волокон в кольцевом направлении;
- повторение последних двух операций до достижения заданного числа слоев;
- формирование утолщений концевых элементов отвода описанным выше способом выкладки - намотки до достижения заданного числа слоев для организации узлов стыка со смежными деталями трубопровода;
- отверждение концевых элементов по известному режиму с полимеризацией связующего не менее 92%;
- механическая обработка концевых элементов;
- снятие концевых элементов с оправки.The manufacturing technology of the end elements of the tap consists in sequentially performing the following operations:
- spiral winding of the inner protective coating with a raw rubber tape of 1 mm thickness and a width of 0.3-0.34 of the inner diameter of the branch with an overlap of turns half the width of the tape on a cylindrical mandrel;
- laying out a glass cloth impregnated with an epoxy binder over rubber layers with an overlap of edges of at least 15-20 mm;
- winding the fabric layer with glass roving impregnated with a binder, with the arrangement of fibers in the annular direction;
- repeating the last two operations until the specified number of layers is reached;
- the formation of thickenings of the end elements of the outlet by the above-described method of laying out - winding up to reaching a predetermined number of layers for organizing joint nodes with adjacent pipeline parts;
- curing of the end elements according to the known mode with the polymerization of the binder of at least 92%;
- machining of end elements;
- removal of the end elements from the mandrel.
Лейнер изготавливают на неразборной оправке, повторяющей его внутреннюю конфигурацию. Способ изготовления лейнера заключается в выполнении следующих операций:
- спиральная намотка внутреннего защитного покрытия резиновой лентой по аналогии с соответствующей операцией для концевых элементов отвода с нахлестом витков на половину ширины ленты по наибольшему радиусу кривизны лейнера;
- выкладка трех резиновых лент вдоль оси лейнера со стыком двух из них по линии максимального радиуса кривизны и укладкой поверх них третьей ленты симметрично линии стыка двух первых;
- спиральная намотка резиновой ленты (повторение первой операции) поверх трех продольных;
- выкладка пропитанных связующим заготовок из стеклянной ткани до образования слоя поверх резины с нахлестом заготовок по участкам их стыка не менее 15-20 мм и их прикаткой;
- спиральная намотка стеклянных лент, вырезанных из пропитанной связующим ткани с расположением основы вдоль длины ленты, с нахлестом витков на половину ширины лепты по наибольшему радиусу кривизны лейнера;
- спиральная намотка термоусаживающейся ленты ЛЭС, предварительно прокаленной и пропитанной связующим, с нахлестом витков на половину их ширины по наибольшему радиусу кривизны лейнера и максимально возможным натяжением;
- вулканизация резиновых слоев и отверждение связующего в тепловой печи по известному режиму;
- извлечение лейнера из печи и его разрезка на всю толщину стенки по образующей минимальной длины;
- снятие лейнера с оправки, обработка торцевых поверхностей, снятие фасок по всем кромкам.The liner is made on a non-separable mandrel, repeating its internal configuration. A method of manufacturing a liner is to perform the following operations:
- spiral winding of the inner protective coating with a rubber tape by analogy with the corresponding operation for the end elements of the outlet with an overlap of turns at half the width of the tape along the largest radius of curvature of the liner;
- laying of three rubber bands along the axis of the liner with the junction of two of them along the line of maximum radius of curvature and laying on top of them a third tape symmetrically to the junction line of the first two;
- spiral winding of a rubber tape (repetition of the first operation) over three longitudinal ones;
- laying out the preforms impregnated with a binder from glass cloth until a layer is formed over the rubber with an overlap of the preforms at the joints of at least 15-20 mm and their rolling;
- spiral winding of glass tapes cut from a cloth impregnated with a binder with the base located along the length of the tape, with an overlap of turns at half the width of the mite along the largest radius of curvature of the liner;
- spiral winding of a heat-shrinkable tape LES, previously calcined and impregnated with a binder, with an overlap of coils at half their width along the largest radius of curvature of the liner and the maximum possible tension;
- vulcanization of the rubber layers and curing of the binder in a heat furnace according to a known mode;
- removing the liner from the furnace and cutting it to the entire wall thickness along the generatrix of the minimum length;
- removing the liner from the mandrel, machining the end surfaces, chamfering along all edges.
Сборка отвода производится на специальном стапеле. Она заключается в выполнении следующих операций:
- нанесение клеевого состава на все стыкуемые поверхности деталей (концевых элементов, торцев лейнера и его разреза) с последующим их соединением в отвод и его отверждение при температуре 18-20oС в течение 24 часов;
- нанесение слоев наружной трубы, объединяющей все детали отвода в единое целое, способом выкладки - намотки ткаными заготовками и лентами, указанными для лейнера, с замоткой через каждые 5 двойных слоев и наружной поверхности термоусаживающейся лентой ЛЭС;
- отверждение связующего в тепловой печи;
- после отверждения связующего заделка внутренних соединительных швов полиуретановой композицией с выдержкой в течение 72 часов до начала гидроиспытаний отвода.The assembly of the tap is made on a special slipway. It consists in the following operations:
- application of the adhesive composition to all abutting surfaces of parts (end elements, ends of the liner and its cut) with their subsequent connection to the outlet and its curing at a temperature of 18-20 o C for 24 hours;
- applying layers of the outer pipe, combining all the details of the outlet into a single whole, by way of laying out - winding with woven blanks and tapes specified for the liner, with winding every 5 double layers and the outer surface of the heat-shrinkable tape LES;
- curing the binder in a thermal furnace;
- after curing the binder, the internal joints are closed with a polyurethane composition with an exposure for 72 hours before the start of hydraulic tests of the branch.
Недостатки способа повторяют 1 и 2 недостатки аналога. Кроме того, способ прототипа чересчур длителен. The disadvantages of the method are repeated 1 and 2 disadvantages of the analogue. In addition, the prototype method is too long.
Сущность изобретения. Предлагаемое изобретение направлено на достижение следующих технических результатов:
- ликвидация швов в отводе и его изготовление как единого целого изделия;
- применение одной универсальной оправки, обеспечивающей изготовление отводов с любым углом раствора;
- существенное сокращение числа операций и времени изготовления отвода;
- существенное повышение прочности сцепления внутреннего защитного покрытия с силовым каркасом;
- повышение прочностных характеристик отвода и, как следствие, снижение его массы за счет уменьшения количества слоев силового каркаса.SUMMARY OF THE INVENTION The invention is aimed at achieving the following technical results:
- elimination of seams in the branch and its manufacture as a single whole product;
- the use of one universal mandrel, providing the manufacture of bends with any angle of the solution;
- a significant reduction in the number of operations and production time of the tap;
- a significant increase in the adhesion strength of the internal protective coating with the power frame;
- increasing the strength characteristics of the branch and, as a result, reducing its mass by reducing the number of layers of the power frame.
Обеспечение технических результатов достигается тем, что в отводе из композиционного материала, имеющем форму изогнутой по постоянному радиусу трубы круглого сечения с прямолинейными участками по концам, содержащем соответствующий его профилю силовой каркас, образованный слоями композиционных материалов, состоящими из системы армирующих волокон, уложенных и переплетенных между собой в заданных направлениях по заданному закону, которые скреплены друг с другом и с другими элементами конструкции отвержденным полимерным связующим, облицованном по внутренней поверхности защитным покрытием и имеющем на обеих концах элементы стыка для соединения со смежными деталями трубопровода, согласно изобретению защитное покрытие выполнено в виде концентрических слоев химически- и абразивостойкого материала в виде лент шириной 0,3-0,34 внутреннего диаметра отвода, уложенных в каждом слое по спирали с нахлестом, между которыми на поверхности с наибольшим радиусом закругления отвода расположены три ленты того же материала в продольном направлении так, что две из них уложены встык, а третья поверх них симметрично относительно линии их стыка, поверх защитного покрытия расположен промежуточный слой материала в виде лент шириной 0,3-0,4 внутреннего диаметра отвода, структура которых не препятствует проникновению в них материала защитного покрытия, а сами они намотаны по кольцу с нахлестом, при этом часть объема промежуточного слоя со стороны защитного покрытия заполнена материалом защитного покрытия, что обеспечивает его прочное механическое соединение с материалом промежуточного слоя, а остальной объем заполнен связующим, поверх промежуточного слоя расположен силовой каркас отвода, состоящий из чередующихся концентрических слоев пропитанной связующим стеклянной ткани с расположением основы вдоль оси отвода, которые образованы плоскими заготовками специальных форм и выложены по его поверхности с нахлестом не менее 15-20 мм, поверх которых намотаны слои из пропитанной связующим стеклянной ткани в виде ленты шириной 0,32-0,36 внутреннего диаметра отвода с направлением основы вдоль ее длины, образованные ее окружной намоткой с перекрытием витков, на концах прямолинейных участков отвода поверх силового каркаса выполнены утолщения, структура которых повторяет структуру силового каркаса при ниппельном соединении отвода со смежными элементами конструкции трубопровода, или бурты при фланцевом соединении отвода со смежными элементами конструкции трубопровода, при этом бурты состоят из концентрических слоев стеклянной ткани и кольцевых слоев из стеклянного жгута, пропитанного связующим. Ensuring technical results is achieved by the fact that in the bend of a composite material having the shape of a round-bent pipe of circular cross section with straight sections at the ends, containing a power frame corresponding to its profile, formed by layers of composite materials consisting of a system of reinforcing fibers laid and bound between themselves in predetermined directions according to a given law, which are bonded to each other and to other structural elements by a cured polymer binder, region According to the invention, the protective coating is made in the form of concentric layers of chemically and abrasion-resistant material in the form of tapes with a width of 0.3-0.34 of the internal diameter of the tap, laid on the inner surface of the protective coating and having both ends of the joint for connection with adjacent parts of the pipeline in each layer in a spiral with an overlap, between which on the surface with the greatest radius of curvature of the outlet there are three tapes of the same material in the longitudinal direction so that two of them are laid end-to-end, and t the feathers on top of them are symmetrical with respect to the line of their junction, on top of the protective coating there is an intermediate layer of material in the form of tapes with a width of 0.3-0.4 of the internal diameter of the tap, the structure of which does not prevent the penetration of the material of the protective coating into them, and they are wound around the ring with an overlap while the part of the volume of the intermediate layer from the side of the protective coating is filled with the material of the protective coating, which ensures its strong mechanical connection with the material of the intermediate layer, and the rest of the volume is filled with a binder On top of the intermediate layer, there is a retraction power frame, consisting of alternating concentric layers of glass cloth impregnated with a binder with the base located along the retraction axis, which are formed by flat blanks of special shapes and laid on its surface with an overlap of at least 15-20 mm, over which layers are wound from a glass cloth impregnated with a binder in the form of a tape with a width of 0.32-0.36 of the inner diameter of the outlet with the direction of the base along its length, formed by its circumferential winding with overlapping turns at the ends The straight sections of the branch on top of the power frame have thickenings, the structure of which follows the structure of the power frame with a nipple connection of the branch with adjacent structural elements of the pipeline, or collars with a flange connection of the branch with adjacent structural elements of the pipeline, while the collars consist of concentric layers of glass fabric and ring layers of a glass tow impregnated with a binder.
Кроме того, обеспечение технических результатов достигается тем, что в способе изготовления отвода из композиционного материала, имеющего форму изогнутой по постоянному радиусу трубы круглого сечения с прямолинейными участками по концам, заключающемся в использовании оправок с внешней поверхностью, повторяющей внутреннюю конфигурацию соответствующих частей отвода, на которые через разделительный слой наносят защитное покрытие методом кольцевой намотки лент из химически- и абразивостойкого материала с нахлестом витков, поверх него тем же способом наматывают промежуточный слой из материала в виде пропитанной связующим ленты, структура которого не препятствует проникновению в него защитного покрытия, а поверх защитного покрытия методом выкладки - намотки формируют силовой каркас из тканых материалов, которые пропитывают связующим составом, согласно изобретению отвод изготавливают как единое целое изделие, для чего используют разборную оправку, состоящую из заданного числа круглых дисков с непараллельными плоскостями и двух цилиндрических концевых элементов, на рабочие поверхности которых вначале наносят слой смазки типа ЦИАТИМ, а затем их покрывают двумя разделительными слоями из фторопластовой ленты методом кольцевой намотки с нахлестом не менее половины ее ширины, после этого известным способом на оправку наматывают половину от общего числа слоев защитного покрытия и поверх них на поверхность с наибольшим радиусом закругления отвода укладывают три ленты из того же материала, причем две из них укладывают встык с напуском в 15-20 мм на цилиндрические участки отвода, а третью укладывают поверх двух продольных лент и располагают ее симметрично линии их стыка, после чего известным способом наматывают вторую половину слоев защитного покрытия, поверх защитного покрытия известным способом наматывают промежуточный слой из "сухого" непропитанного связующим материала в виде лент с нахлестом спиральных витков на 1/2 их ширины на прямолинейных участках и по максимальному радиусу кривизны изогнутого участка отвода, а сверху полученный пакет слоев заматывают термоусаживающейся лентой марки ЛЭС по спирали с перекрытием соседних витков до 1/2 ширины ленты с максимальным натяжением последней, далее полученную сборку помещают в тепловую печь, термообрабатывают по известному режиму, охлаждают до температуры 55±5oС, извлекают из печи, снимают термоусаживающуюся ленту и пропитывают промежуточный слой связующим, которое наносят на его внешнюю поверхность, после этого производят выкладку - намотку силового каркаса, для чего на поверхность промежуточного слоя выкладывают предварительно подготовленные и пропитанные связующим заготовки из стеклянной ткани, которые приформовывают к промежуточному слою и сверху заматывают по спирали лентами из той же пропитанной связующим ткани с перекрытием витков не менее чем на 15 мм и максимально возможным натяжением и так продолжают наносить двойные слои силового каркаса до достижения их заданного числа, причем каждые 4-5 двойных слоев и внешнюю поверхность силового каркаса заматывают термоусаживающейся лентой ЛЭС, пропитанной связующим, далее поверх силового каркаса тем же способом наматывают усиления концов прямолинейных участков отвода, где формируют ниппельное или муфтовое соединение со смежными элементами конструкции трубопровода, или наматывают бурты для фланцев, при намотке которых слои с кольцевым расположением армирующих волокон образовывают с помощью стеклянного жгута, пропитанного связующим, после этого полученную сборку с оправкой помещают в тепловую печь, где по известному режиму отверждают связующее и после остывания отвода производят механическую обработку поверхностей, предназначенных для взаимодействия со смежными элементами конструкции трубопровода.In addition, the provision of technical results is achieved by the fact that in the method of manufacturing an outlet from a composite material having the shape of a round-bent pipe with circular radius with straight sections at the ends, consisting in the use of mandrels with an external surface that repeats the internal configuration of the corresponding parts of the outlet, onto which a protective coating is applied through the separation layer by the method of ring winding of tapes of chemically and abrasion-resistant material with an overlap of turns, on top of it in the same way, an intermediate layer of material is wound in the form of a tape impregnated with a binder, the structure of which does not prevent the penetration of a protective coating into it, and on top of the protective coating by the lay-up method, a power frame is formed of woven materials that are impregnated with a binder composition, according to the invention, the tap is made as a single the whole product, for which a collapsible mandrel is used, consisting of a given number of circular disks with non-parallel planes and two cylindrical end elements, on the working surfaces of which are first applied with a TsIATIM lubricant, and then they are coated with two separating layers of fluoroplastic tape by ring winding with an overlap of at least half its width, after which half of the total number of protective coating layers are wound on the mandrel and over them onto the surface with the greatest radius of curvature of the tap, three tapes of the same material are laid, and two of them are laid end-to-end with an inlet of 15-20 mm on the cylindrical sections of the tap, and the third is laid on top Vuh longitudinal tapes and have its symmetrical line of the joint, after which a known manner wound onto the second half of the layers of the protective coating over the protective coating in a known manner is wound an intermediate layer of "dry" impregnated bonding material in the form of strips with overlapping spiral turns at half of the width on straight sections and along the maximum radius of curvature of the curved section of the branch, and from above the resulting package of layers is wrapped with a heat-shrinkable tape of the LES brand in a spiral with overlapping adjacent turns about half the width of the tape with the maximum tension of the latter, then the resulting assembly is placed in a thermal oven, heat-treated by a known mode, is cooled to a temperature of 55 ± 5 o C, removed from the oven, remove the heat shrinkable tape and impregnated with the intermediate layer a binder, which is applied to its the outer surface, after which they lay out - winding the power frame, for which on the surface of the intermediate layer lay pre-prepared and binder-impregnated glass fabric blanks that are preformed They are wound to the intermediate layer and, from above, they are spirally wrapped with tapes from the same fabric impregnated with a binder with overlapping turns of at least 15 mm and the maximum possible tension, and so continue to apply double layers of the power cage until their specified number is reached, every 4-5 double layers and the outer surface of the power frame is wrapped with a heat-shrinkable LES tape impregnated with a binder, then over the power frame the reinforcements of the ends of the straight sections of the outlet are wound in the same way, where they form a nipple or m a fluff connection with adjacent structural elements of the pipeline, or wraps for flanges are wound, during winding of which layers with an annular arrangement of reinforcing fibers are formed using a glass bundle impregnated with a binder, then the resulting assembly with a mandrel is placed in a heat furnace, where the binder is cured according to the known regime and after cooling of the branch, machining of surfaces intended for interaction with adjacent structural elements of the pipeline is performed.
Помимо этого технические результаты достигаются также и тем, что в способе согласно изобретению в случае применения нетканых материалов для образования защитного слоя, последние, а также материал промежуточного слоя предварительно пропитывают связующим. In addition, technical results are also achieved by the fact that in the method according to the invention, in the case of using non-woven materials to form a protective layer, the latter, as well as the material of the intermediate layer, are pre-impregnated with a binder.
Именно заявленные конструкции отвода и способ его изготовления обеспечивают решение всех поставленных технических задач и достижение заданных технических результатов. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом. It is the claimed design of the branch and the method of its manufacture that provide a solution to all the assigned technical problems and achieve the desired technical results. This allows us to conclude that the claimed invention is interconnected by a single inventive concept.
Сравнение заявляемых изобретений с прототипами позволяет установить их соответствие критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данных областях техники признаки, отличающие заявляемые изобретения от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемым техническим решениям соответствие критерию "существенные отличия". Comparison of the claimed inventions with prototypes allows us to establish their compliance with the criterion of "novelty." In the study of other well-known technical solutions in these areas of technology, signs that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified and therefore they provide the claimed technical solutions with the criterion of "significant differences".
На фиг.1 изображен общий вид отвода. Figure 1 shows a General view of the tap.
На фиг. 2 изображено сечение отвода по А-А фиг.1 на криволинейном участке. In FIG. 2 shows a cross-section of the tap along A-A of FIG. 1 in a curved section.
На фиг. 3 изображено сечение отвода по Б-Б фиг.1 на прямолинейном участке. In FIG. 3 shows a cross-section of the branch along BB of FIG. 1 in a straight section.
На фиг. 4 изображено сечение отвода в месте перехода криволинейного участка в прямолинейный. In FIG. 4 shows a cross section of the tap at the transition point of the curved section into a straight line.
На фиг. 5 изображена разборная оправка с намотанной на нее заготовкой отвода. In FIG. 5 shows a collapsible mandrel with a tap-off blank wound thereon.
На фиг.6 изображена схема механической обработки отвода. Figure 6 shows a diagram of the machining of the branch.
На фиг.7 изображен общий вид плоского отвода сложной формы. Figure 7 shows a General view of a flat branch of complex shape.
На фиг.8 изображен отвод сложной пространственной формы. On Fig shows the tap of a complex spatial shape.
На фиг.1-6 обозначено: 1 - отвод; 2 - криволинейный участок отвода; 3 - прямолинейный участок отвода; 4 - ниппельный элемент стыка; 5 - внутреннее защитное покрытие; 6 - промежуточный слой; 7 - силовой каркас; 8 - утолщение силового каркаса; α - угол раствора отвода; 9 - нижний слой защитного покрытия; 10 - верхний слой защитного покрытия; 11 - резиновая лента; 12 - резиновая продольная лента; 13 - лента из стеклоткани; 14 - слой из плоских заготовок, вырезанных из стеклоткани; 15 - слой из стеклянных лент 13; 16 - термоусаживающаяся лента; 17 - оправка; 18 - круглый диск с непараллельными плоскостями; 19 - концевой элемент; 20 - гибкий стержень; 21 - зажим; 22 - упорное кольцо; 23 - приспособление; 24 - радиально-сверлильный станок; 25 - вращающийся стол. Figure 1-6 indicated: 1 - tap; 2 - curved section of the tap; 3 - a straight section of the tap; 4 - nipple joint element; 5 - internal protective coating; 6 - an intermediate layer; 7 - power frame; 8 - thickening of the power frame; α is the angle of the outlet solution; 9 - the bottom layer of the protective coating; 10 - top layer of a protective coating; 11 - rubber tape; 12 - rubber longitudinal tape; 13 - tape made of fiberglass; 14 - a layer of flat billets cut from fiberglass; 15 - a layer of
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. В качестве примера рассмотрим изготовление отвода из стеклопластика с ниппельными соединительными элементами и внутренним защитным покрытием из резины. Information confirming the possibility of carrying out the invention. As an example, consider the manufacture of a fiberglass outlet with nipple fittings and an internal protective coating of rubber.
Основные материалы:
- эпоксидная смола ЭД-20 ГОСТ 10587-84,
- ИЗ0 МТГФА ТУ 09-3321-73,
- УП 606/2 ТУ 6-09-4136-75,
- ПЭПА ТУ 6-02-594-85,
- стеклоткань типа Т-11 ГОСТ 19170-71,
- резина сырая каландрованная 51-1615 ТУ 1051236-88,
- лента термоусаживающаяся ЛЭС ГОСТ 3937-81.The main materials:
- epoxy resin ED-20 GOST 10587-84,
- IZ0 MTGFA TU 09-3321-73,
- UP 606/2 TU 6-09-4136-75,
- PEPA TU 6-02-594-85,
- fiberglass type T-11 GOST 19170-71,
- crude calendaring rubber 51-1615 TU 1051236-88,
- tape heat-shrinkable LES GOST 3937-81.
На фиг. 1 показан общий вид отвода 1. Он состоит из криволинейного участка 2, двух прямолинейных участков 3 и двух ниппельных элементов стыка 4. Его внутренняя структура представлена на фиг.1. Она состоит из трех основных элементов: внутреннего защитного покрытия 5, промежуточного слоя 6 и силового каркаса 7 с утолщениями 8 по концам отвода для организации заданных элементов стыка со смежными конструкциями трубопровода. Каждый из этих элементов конструктивно выполнен следующим образом. In FIG. 1 shows a general view of the branch 1. It consists of a curved section 2, two rectilinear sections 3 and two nipple elements of the joint 4. Its internal structure is presented in figure 1. It consists of three main elements: the inner
Внутреннее защитное покрытие 5 фиг.2-4 состоит из двух слоев - нижнего 9 и верхнего 10. Каждый из них составлен из резиновых лент 11 (фиг.4) шириной 0,3-0,34 внутреннего диаметра отвода и толщиной 1 мм. Они навиты по спирали, и каждый виток перекрывает соседний на половину ширины ленты. Между этими слоями на криволинейном участке отвода расположены два слоя этих же лент, но уложенных вдоль оси отвода в зоне максимального радиуса кривизны. Нижний слой состоит из двух лент 12 (фиг.2, 4) и уложен с перекрытием цилиндрического участка трубопровода на 15-20 мм. Верхний слой состоит из одной ленты 12, которая расположена симметрично линии стыка нижних лент и также перекрывает цилиндрический участок отвода на 8-10 мм. The inner
Промежуточный слой 6 расположен поверх защитного покрытия 5. Он состоит из тканой ленты 13 (фиг.4), которая вырезана из стеклоткани с расположением основы вдоль длины ленты. Лента расположена в окружном направлении отвода по спирали с нахлестом одного витка на другой, равным половине ширины ленты. Внутренняя часть промежуточного слоя заполнена резиной, проникшей из слоя 10, а наружная часть заполнена эпоксидным связующим. The
Силовой каркас 7 состоит из расчетного числа двойных слоев 14 и 15 (фиг. 2-4). Слой 14 образован плоскими заготовками, вырезанными из стеклянной ткани и пропитанными связующим. Заготовки уложены по всей поверхности промежуточного слоя 6 с нахлестом по площадкам контакта 15-20 мм. Заготовки вырезаны с таким расчетом, чтобы основа ткани была расположена вдоль оси отвода. Поверх слоя 14 расположен слой 15. Он состоит из тканой ленты 13 (фиг. 4), которая вырезана из стеклоткани с расположением основы вдоль длины ленты и пропитана связующим. Лента расположена в окружном направлении отвода по спирали с нахлестом одного витка на другой, равным половине ширины ленты. Через каждые 4-5 двойных слоев силового каркаса на его наружной поверхности расположены слои из термоусаживающейся ленты ЛЭС 16 (фиг.2-4). Она пропитана связующим и уложена по спирали с нахлестом витков, равным половине ее ширины. The
Утолщения 8 (фиг.1) имеют ту же структуру, что и силовой каркас. The bulges 8 (FIG. 1) have the same structure as the power frame.
Изготовление отвода начинают с предварительной подготовки всех необходимых полуфабрикатов: лент, заготовок из ткани и т.п. с пропиткой их связующим. Одновременно подготавливают разборную оправку 17 (фиг.5). Она состоит из набора круглых дисков 18 с непараллельными плоскостями и двух цилиндрических концевых элементов 19. В зависимости от угла раствора отвода α набирают необходимое количество дисков и скрепляют их вместе с концевыми элементами с помощью гибкого стержня 20, например троса, и зажимов 21. Соосность всех элементов оправки обеспечивается, например, выступами и впадинами, которые выполнены на всех контактирующих плоскостях деталей оправки. На концевых элементах 19 устанавливают упорные кольца 22 и собранную оправку размещают во вращательном устройстве. На ее рабочие поверхности наносят слой смазки типа ЦИАТИМ, а затем их заматывают от одного упорного кольца до другого двумя разделительными слоями из фторопластовой ленты по кольцу с перекрытием витков не менее половины ее ширины. На разделительный фторопластовый слой известным способом наматывают половину от общего числа слоев резинового защитного покрытия. Намотку осуществляют резиновой лентой 11 (фиг.4) по спирали с указанным выше перекрытием витков и заполнением рабочей поверхности оправки от одного упорного кольца до другого. Концы ленты закрепляют. The manufacture of the tap begins with the preliminary preparation of all necessary semi-finished products: tapes, blanks from fabric, etc. with impregnation with their binder. At the same time, a
Далее на выпуклую криволинейную поверхность отвода поверх кольцевых слоев резиновой ленты выкладывают два слоя из той же ленты с ориентацией вдоль оси отвода. Два отрезка ленты 12 (фиг.2, 4) укладывают непосредственно на кольцевые слои резины, а один отрезок - поверх двух предыдущих симметрично линии их стыка. Длину лент выбирают из расчета нахлеста на цилиндрическую поверхность нижних лент на 15-20 мм, а верхней - на 8-10 мм. Next, on the convex curved surface of the tap, two layers of the same tape with orientation along the tap axis are laid on top of the annular layers of the rubber tape. Two pieces of tape 12 (FIGS. 2, 4) are laid directly on the annular layers of rubber, and one piece is placed over the previous two symmetrically the lines of their joint. The length of the tapes is selected based on the overlap on the cylindrical surface of the lower tapes by 15-20 mm, and the upper by 8-10 mm.
После этого полученные слои заматывают известным способом резиновой лентой с образованием второй половины слоев внутреннего защитного покрытия. Так формируется защитное покрытие отвода 5 (фиг.1-4). After that, the obtained layers are wrapped in a known manner with a rubber tape to form the second half of the layers of the inner protective coating. Thus, a protective coating of the
Поверх защитного покрытия наносят промежуточный слой 6 (фиг.1-4). Для этого "сухую" непропитанную связующим стеклянную ленту наматывают по спирали с нахлестом витков на половину ширины ленты на прямолинейных участках отвода и по максимальному радиусу кривизны изогнутого участка отвода. По меньшему радиусу кривизны нахлест не регламентируется. Намотку промежуточного слоя осуществляют с максимально возможным натяжением стеклянной ленты. Оба ее конца закрепляют. Как правило, для промежуточного слоя применяют ткань с редким расположением стеклянных нитей. On top of the protective coating, an
Промежуточный слой покрывают слоем термоусаживающего материала, в качестве которого используют ленту ЛЭС, которую предварительно прокаливают при температуре +180oС в течение 3-4 часов. Для этой цели указанную ленту наматывают по спирали с перекрытием витков до 50% ширины ленты с максимально возможным натяжением. Концы ленты закрепляют. При этом используют "сухую" непропитанную связующим ленту.The intermediate layer is covered with a layer of heat-shrinkable material, which is used as a tape LES, which is preliminarily calcined at a temperature of +180 o C for 3-4 hours. For this purpose, the specified tape is wound in a spiral with overlapping turns up to 50% of the width of the tape with the highest possible tension. The ends of the tape are fixed. In this case, a “dry” non-impregnated binder tape is used.
Полученную указанным способом заготовку отвода с оправкой извлекают из вращательного устройства и помещают в тепловую печь для вулканизации резины по режиму:
- подъем температуры до +160oС;
- выдержка при t=+160±5oС в течение 2 часов.Obtained by the specified method, the billet tap with a mandrel is removed from the rotary device and placed in a heat furnace for vulcanization of rubber according to the mode:
- rise in temperature to +160 o C;
- exposure at t = + 160 ± 5 o C for 2 hours.
В результате вулканизации резиновые ленты образуют монолитный слой и внедряются в промежуточный слой, образуя механическое сцепление со стеклянными нитями. As a result of vulcanization, rubber bands form a monolithic layer and penetrate into the intermediate layer, forming mechanical adhesion with glass fibers.
По окончании теплового режима заготовку охлаждают вместе с печью до температуры +55±5oС, извлекают из нее, устанавливают во вращательное устройство и снимают ленту ЛЭС.At the end of the thermal regime, the preform is cooled together with the furnace to a temperature of + 55 ± 5 o C, removed from it, installed in a rotary device and remove the tape LES.
На наружную поверхность промежуточного слоя наносят эпоксидное связующее необходимой консистенции до его полной пропитки с проникновением до резинового покрытия. An epoxy binder of the required consistency is applied to the outer surface of the intermediate layer until it is completely impregnated with penetration to the rubber coating.
Далее на промежуточный слой наносят первый слой силового каркаса посредством заранее выкроенных и пропитанных связующим заготовок из стеклоткани. Их выкладывают на всю поверхность промежуточного слоя с нахлестом друг на друга 15-20 мм. Заготовки разглаживают и прикатывают. Основу ткани ориентируют вдоль оси отвода. Таким способом формируется слой 14 (фиг.2-4). На него сверху наматывают второй слой из стеклянных лент 13 (фиг.4), но пропитанных связующим. Намотку ведут по спирали с перекрытием витков не менее чем на 15 мм и с максимально возможным натяжением лент. Концы лент закрепляют. Таким способом формируется слой 15 (фиг.2-4). Намотку - выкладку слоев 14, 15 продолжают до достижения расчетного числа слоев. При этом каждые 4-5 упомянутых двойных слоев и наружную поверхность силового каркаса заматывают слоем из термоусаживающейся ленты ЛЭС 16 (фиг.2-4), которую предварительно пропитывают связующим. Намотку производят описанным выше способом. Так формируется силовой каркас 7 (фиг.1-4). Поверх него по концам отвода формируют усиления (утолщения 8, фиг.1) для организации мест стыка (в данном случае ниппеля). Утолщения формируют аналогично формированию силового каркаса до достижения заданного числа двойных слоев. После этого всю наружную поверхность заготовки отвода заматывают фторопластовой лентой тем же способом, что и разделительный слой. Next, the first layer of the power frame is applied to the intermediate layer by means of prefabricated and pre-impregnated with binder fiberglass blanks. They are laid out on the entire surface of the intermediate layer with an overlap of 15-20 mm on top of each other. The workpieces are smoothed and rolled. The basis of the fabric is oriented along the axis of the branch. In this way,
Заготовку отвода с оправкой извлекают из вращательного устройства и помещают в тепловую печь, где производят отверждение связующего по режиму:
- подъем температуры до +100oС;
- выдержка при t=+100±5oС в течение 6 часов;
- охлаждение вместе с печью до +55±5oС.The billet of the tap with the mandrel is removed from the rotary device and placed in a thermal furnace, where the binder is cured according to the mode:
- rise in temperature to +100 o C;
- exposure at t = + 100 ± 5 o C for 6 hours;
- cooling together with the furnace to + 55 ± 5 o C.
После остывания оправку с заготовкой отвода извлекают из печи, снимают упорные кольца 22 (фиг.5) и помещают в приспособление 23 (фиг.6), где сборку надежно закрепляют и фиксируют в надлежащем положении. After cooling, the mandrel with the removal workpiece is removed from the furnace, the thrust rings 22 are removed (FIG. 5) and placed in the fixture 23 (FIG. 6), where the assembly is firmly fixed and fixed in the proper position.
Механическая обработка отвода для обеспечения заданной конфигурации ниппеля может быть осуществлена на металлорежущих станках типа токарного, вертикально-фрезерного или даже радиально-сверлильного 24 (фиг.6) с вращающимся столом 25. Для этого приспособление 23 устанавливают на стол станка, совмещают ось оправки с его осью вращения и специальным режущим инструментом производят механическую обработку соответствующих поверхностей заготовки отвода. Снятие припуска с торцев отвода производят после отстыковки от оправки и извлечения из заготовки отвода концевого элемента 19 (фиг.5). После окончательной обработки одного ниппеля приспособление кантуют на 90o и производят обработку второго.The mechanical processing of the outlet to ensure a given configuration of the nipple can be carried out on metal-cutting machines such as turning, vertically milling or even radial-drilling 24 (Fig.6) with a rotating table 25. For this, the
Готовый отвод извлекают из приспособления 23 и высыпают из него диски 18 оправки. The finished tap is removed from the
Если в качестве защитного покрытия применяют нетканые материалы, то их и материалы промежуточного слоя предварительно пропитывают связующим. If non-woven materials are used as a protective coating, then they and the materials of the intermediate layer are pre-impregnated with a binder.
Отвод описанной конструкции, изготовленный предполагаемым в изобретении способом, удовлетворяет всем требованиям потребителей и обеспечивает решение всех поставленных выше технических задач. The tap of the described design, manufactured by the method proposed in the invention, satisfies all the requirements of consumers and provides a solution to all the above technical problems.
Во-первых, ликвидированы все внутренние швы и отвод изготовлен как единое целое. Это позволяет увеличить срок его эксплуатации в 4-5 раз, т.к. нет слабых мест (швов) первоначального отрыва внутренней изоляции. Firstly, all internal seams are eliminated and the bend is made as a whole. This allows you to increase its life by 4-5 times, because no weak spots (seams) of the initial separation of the internal insulation.
Во-вторых, применена одна универсальная оправка, позволяющая изготавливать отвод с любым углом раствора путем набора необходимого числа дисков с непараллельными плоскостями. Кроме того, эта оправка позволяет изготавливать как плоские отводы сложных форм (фиг.7), так и отводы пространственных форм, например, такие как изображено на фиг.8. Secondly, one universal mandrel was used, which allows one to produce a tap with any angle of the solution by dialing the required number of disks with non-parallel planes. In addition, this mandrel allows you to produce both flat bends of complex shapes (Fig.7), and bends of spatial shapes, for example, such as shown in Fig.8.
В-третьих, существенно сокращено время изготовления и готовности отвода к гидроиспытаниям, которые проходят все до одного напорные изделия. Это достигнуто благодаря сокращению более чем на 30% числа операций при изготовлении отвода. Так, например, только исключение операции склеивания деталей отвода с временем сушки клея 24 часа и операции заделки внутренних швов отвода с обязательной выдержкой термопластичной композиции 72 часа до начала гидроиспытаний позволяют сократить время готовности отвода к испытаниям на 96 часов (4 суток). Thirdly, the manufacturing time and readiness of the tap for hydraulic testing, which pass all up to one pressure head product, are significantly reduced. This is achieved by reducing by more than 30% the number of operations in the manufacture of the branch. So, for example, only the exclusion of the operation of gluing the tap parts with the adhesive drying time of 24 hours and the operation of sealing the internal joints of the tap with the required exposure of the thermoplastic composition 72 hours before the start of hydrotesting can reduce the time the tap is ready for testing by 96 hours (4 days).
В-четвертых, существенно повышена прочность сцепления внутреннего защитного покрытия с силовым каркасом. Увеличение прочности наблюдается в 1,5-2 раза. Fourth, the adhesion strength of the internal protective coating to the power frame is significantly increased. The increase in strength is observed 1.5-2 times.
В-пятых, увеличена прочность отвода на 15-20%, что приводит к выигрышу в массе на 10-12%. Fifthly, the strength of the tap is increased by 15-20%, which leads to a gain in mass by 10-12%.
Источники информации
1. Буланов И.М., Воробей В.В. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционного материала. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998, стр.490-495.Sources of information
1. Bulanov I.M., Vorobey V.V. Technology of rocket and aerospace structures made of composite material. - M.: Publishing House of MSTU. N.E. Bauman, 1998, pp. 490-495.
2. Трубы из композиционных материалов. Технический справочник. - Лугано-Парадизо, Италия, А/О "Группо Сарпласт", 1999, стр.26, 27. 2. Pipes made of composite materials. Technical Reference. - Lugano-Paradiso, Italy, A / O "Group Sarplast", 1999, p. 26, 27.
3. Свидетельство о полезной модели 12206, МПК 7 F 16 L 9/00 от 09.11.1999 / Изогнутое трубное колено (фитинг). RU БИПМ, 1 от 10.01.2000 г., стр.573. 3. Certificate of utility model 12206, IPC 7 F 16
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000126422/06A RU2201550C2 (en) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | Composite-material branch pipe and its manufacturing process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000126422/06A RU2201550C2 (en) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | Composite-material branch pipe and its manufacturing process |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000126422A RU2000126422A (en) | 2002-10-10 |
| RU2201550C2 true RU2201550C2 (en) | 2003-03-27 |
Family
ID=20241231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000126422/06A RU2201550C2 (en) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | Composite-material branch pipe and its manufacturing process |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2201550C2 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2299959C2 (en) * | 2005-04-14 | 2007-05-27 | Валерий Иванович Колганов | Refuse chute shaft section |
| RU2337817C2 (en) * | 2006-11-10 | 2008-11-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Method for making objects from composite materials |
| RU2373052C1 (en) * | 2008-06-19 | 2009-11-20 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Method for production of items from composite materials |
| RU2425754C2 (en) * | 2007-07-11 | 2011-08-10 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Procedure for fabrication of polyhedral pipe of laminar composite material and polyhedral pipe of laminar composite material |
| RU2576085C1 (en) * | 2014-09-02 | 2016-02-27 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Spatial-curved gas duct of the flange connection from composite materials and its production method |
| RU167427U1 (en) * | 2016-04-20 | 2017-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Композит" | PIPE WITH FLANGE |
| RU177348U1 (en) * | 2016-05-10 | 2018-02-16 | Акционерное общество "СОМЭКС" | TAP WITH HIGH OPERATING RESOURCE OF POLYURETHANE Lining |
| CN113669517A (en) * | 2021-08-27 | 2021-11-19 | 华创天元实业发展有限责任公司 | Wear-resistant steel wire mesh pipe fitting and production process thereof |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3561493A (en) * | 1965-04-21 | 1971-02-09 | Paul Maillard | Composite tubes and method of manufacturing same |
| US3719209A (en) * | 1970-09-23 | 1973-03-06 | Beaton & Corbin Mfg Co | Arcuate tubular articles of rigid plastic |
| SU1717895A1 (en) * | 1989-11-20 | 1992-03-07 | Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Composite shell |
| WO1992021908A1 (en) * | 1991-05-31 | 1992-12-10 | Advanced Materials A/S | Laminated pipe and a process for making the same |
| RU12448U1 (en) * | 1999-11-09 | 2000-01-10 | Закрытое акционерное общество "Пласт" | CURVED TUBE ELBOW (FITTING) |
| RU15378U1 (en) * | 2000-06-20 | 2000-10-10 | Закрытое акционерное общество "Прогресс-Инвест" | PIPE FROM COMPOSITE MATERIAL |
-
2000
- 2000-10-23 RU RU2000126422/06A patent/RU2201550C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3561493A (en) * | 1965-04-21 | 1971-02-09 | Paul Maillard | Composite tubes and method of manufacturing same |
| US3719209A (en) * | 1970-09-23 | 1973-03-06 | Beaton & Corbin Mfg Co | Arcuate tubular articles of rigid plastic |
| SU1717895A1 (en) * | 1989-11-20 | 1992-03-07 | Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Composite shell |
| WO1992021908A1 (en) * | 1991-05-31 | 1992-12-10 | Advanced Materials A/S | Laminated pipe and a process for making the same |
| RU12448U1 (en) * | 1999-11-09 | 2000-01-10 | Закрытое акционерное общество "Пласт" | CURVED TUBE ELBOW (FITTING) |
| RU15378U1 (en) * | 2000-06-20 | 2000-10-10 | Закрытое акционерное общество "Прогресс-Инвест" | PIPE FROM COMPOSITE MATERIAL |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2299959C2 (en) * | 2005-04-14 | 2007-05-27 | Валерий Иванович Колганов | Refuse chute shaft section |
| RU2337817C2 (en) * | 2006-11-10 | 2008-11-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Method for making objects from composite materials |
| RU2425754C2 (en) * | 2007-07-11 | 2011-08-10 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Procedure for fabrication of polyhedral pipe of laminar composite material and polyhedral pipe of laminar composite material |
| RU2373052C1 (en) * | 2008-06-19 | 2009-11-20 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Method for production of items from composite materials |
| RU2576085C1 (en) * | 2014-09-02 | 2016-02-27 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Spatial-curved gas duct of the flange connection from composite materials and its production method |
| RU167427U1 (en) * | 2016-04-20 | 2017-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Композит" | PIPE WITH FLANGE |
| RU177348U1 (en) * | 2016-05-10 | 2018-02-16 | Акционерное общество "СОМЭКС" | TAP WITH HIGH OPERATING RESOURCE OF POLYURETHANE Lining |
| CN113669517A (en) * | 2021-08-27 | 2021-11-19 | 华创天元实业发展有限责任公司 | Wear-resistant steel wire mesh pipe fitting and production process thereof |
| CN113669517B (en) * | 2021-08-27 | 2023-05-30 | 华创天元实业发展有限责任公司 | Wear-resistant steel wire mesh pipe fitting and production process thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU667610B2 (en) | Pipe construction | |
| US3483896A (en) | Composite reinforced plastic pipe | |
| US2296781A (en) | Method of making plywood tubing | |
| US3989280A (en) | Pipe joint | |
| CN104334950B (en) | The method of annular multi-layer piping, the machine component of manufacturing pipeline and formation pipeline | |
| US5491880A (en) | Method and apparatus for repairing a section of pipeline | |
| CN104781068B (en) | For reinforcing the lining and its manufacture method of pipeline | |
| US2843153A (en) | Filament wound hollow elements and methods for making same | |
| RU2592595C2 (en) | Method of producing continuous composite pipe, device for producing continuous composite pipe | |
| US20060054231A1 (en) | Tube for transporting high-viscosity materials | |
| CN104086204B (en) | Heavy caliber long size carbon-carbon composite pipeline and preparation method thereof | |
| CN104141838A (en) | Flexible composite high-pressure delivery pipe | |
| US3915776A (en) | Method for making composite structures | |
| RU2201550C2 (en) | Composite-material branch pipe and its manufacturing process | |
| CA2092690C (en) | Process for repairing or restoring in situ, a section of a pipe or chamber for receiving or containing pressurized fluid and device for carrying out said process | |
| RU2166145C1 (en) | Composite-material pipe for transportation of gaseous and liquid products under high pressure and method of its manufacture (versions) | |
| RU148064U1 (en) | UNIVERSAL CONE COUPLING | |
| US5452507A (en) | Method for laying underwater pipelines in deep water | |
| RU2000126422A (en) | WITHDRAWAL FROM COMPOSITE MATERIAL AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE | |
| GB2128287A (en) | Crack arrestor | |
| CN203500692U (en) | Flexible composite high pressure delivery pipe | |
| GB2394017A (en) | Pipe-in-pipe flowline joint | |
| EP1394463A2 (en) | Composite pipe formed by a metallic pipe with inner lining of plastic material resistant to corroding agents, method for its manufacture, expanding tool to and use of said pipe | |
| CN113738958A (en) | Continuous fiber reinforced thermoplastic large-caliber composite water supply and drainage pressure pipeline | |
| RU2726422C1 (en) | Hybrid pipe |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031024 |