RU2398156C1

RU2398156C1 - Method of manufacture and connection of pipes with internal cement-sand coating

Info

Publication number: RU2398156C1
Application number: RU2009105119/06A
Authority: RU
Inventors: Шафагат Фахразович Тахаутдинов (RU); Шафагат Фахразович Тахаутдинов; Наиль Габдулбариевич Ибрагимов (RU); Наиль Габдулбариевич Ибрагимов; Фарваз Инсапович Даутов (RU); Фарваз Инсапович Даутов; Равиль Мансурович Гареев (RU); Равиль Мансурович Гареев; Равиль Анварович Хамитов (RU); Равиль Анварович Хамитов; Ринат Раисович Валеев (RU); Ринат Раисович Валеев; Сергей Александрович Долгих (RU); Сергей Александрович Долгих
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2010-08-27

Abstract

FIELD: machine building. ^ SUBSTANCE: thin-walled bushings out of corrosion resistant metal are positioned inside ends of pipes so, that external ends of bushings project beyond ends of pipes; projecting ends of bushings are flanged on ends of pipes; bushings are fixed by mutual calibration of bushings and pipe ends by internal diametre; coating is applied and prepared ends of pipes are butt-welded according to process of two-layer metal weld. ^ EFFECT: raised reliability of pipe connection. ^ 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при производстве металлических труб с внутренним противокоррозионным покрытием и строительстве трубопроводов.The invention relates to pipeline transport and can be used in the production of metal pipes with internal anti-corrosion coating and pipeline construction.

Известен способ нанесения цементно-песчаного покрытия на внутреннюю поверхность трубы, включающий закрепление внутри концов трубы наконечников из коррозионно-стойкого материала с внутренней конической поверхностью в виде усеченного конуса, меньшим основанием обращенного к концу трубы, подачу рабочего раствора на цементировочную головку, нанесение слоя раствора с ее помощью на подготовленную поверхность трубы, уплотнение и сглаживание раствора с помощью конуса-колокола, причем перед закреплением наконечников место их установки радиально расширяют и калибруют (пат. РФ №2273791, кл. F16L 58/06, опубл. в БИ №10 2006 г.).A known method of applying a cement-sand coating on the inner surface of the pipe, including fixing inside the pipe ends of the corrosion-resistant material with an internal conical surface in the form of a truncated cone, with a smaller base facing the pipe end, supplying the working solution to the cement head, applying a layer of mortar with using it on the prepared surface of the pipe, sealing and smoothing the solution with a bell cone, and before fixing the tips, the place of their installation is glad cial expanded and calibrated (US Pat. Russian Federation №2273791, cl. F16L 58/06, publ. №10 in BI 2006).

Недостатком этого способа является большой расход дорогостоящего коррозионно-стойкого металла, обычно нержавеющей хромоникелевой стали, для изготовления наконечников, имеющих форму усеченного конуса.The disadvantage of this method is the high consumption of expensive corrosion-resistant metal, usually stainless steel, for the manufacture of tips having the shape of a truncated cone.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ соединения труб с внутренним цементно-песчаным покрытием, включающий размещение тонкостенных втулок из коррозионно-стойкого металла внутри концов труб на длину термического влияния сварки до нанесения покрытия, при этом концы втулок со стороны торцов труб выступают за их пределы на толщину покрытия и после затвердевания цементно-песчаного покрытия упомянутые концы втулок завальцовывают внутрь на торцы покрытия труб, и соединение подготовленных концов труб сваркой встык по обычной технологии сварки однослойного металла. Защиту зоны сварного шва от коррозионного воздействия транспортируемой продукции осуществляют путем покрытия ее твердеющим от действия тепла защитным слоем (в качестве такого материала в описании изобретения приводится глина) или цементной коркой, которую получают прокачкой по построенному трубопроводу цементного «молочка» (пат. РФ №2200269, кл. F16L 13/02, 13/14, БИ №7, 2003 г.).The closest in technical essence to the proposed one is a method of connecting pipes with an internal cement-sand coating, comprising placing thin-walled bushings of corrosion-resistant metal inside the ends of the pipes on the length of the heat effect of welding before coating, with the ends of the sleeves on the side of the ends of the pipes limits on the thickness of the coating and after the cement-sand coating has hardened, the mentioned ends of the bushings are rolled inward to the ends of the pipe coating, and the connection of the prepared ends of the pipe Coy butt welding on a conventional single-layer metal technologies. The protection of the weld zone from the corrosive effects of the transported products is carried out by coating it with a heat-hardening protective layer (clay is used as such a material in the description of the invention) or with a cement peel, which is obtained by pumping cement "milk" through the constructed pipeline (US Pat. No. 2200269 , CL F16L 13/02, 13/14, BI No. 7, 2003).

Недостатком этого способа является низкая надежность соединения, обусловленная тем, что приведенные в техническом решении средства защиты зоны сварного стыка не могут обеспечить полную герметизацию этой зоны от проникновения агрессивной продукции трубопровода хотя бы потому, что невозможно ни контролировать качество и сплошность создаваемых косвенным путем защитных слоев, ни устранять возможные дефекты в них.The disadvantage of this method is the low reliability of the connection, due to the fact that the means of protection of the welded joint zone given in the technical solution cannot ensure complete sealing of this zone against the penetration of aggressive pipeline products, if only because it is neither possible to control the quality and continuity of the protective layers created indirectly, nor eliminate possible defects in them.

Задача изобретения - повышение надежности соединения труб с цементно-песчаным покрытием.The objective of the invention is to increase the reliability of the connection of pipes with a cement-sand coating.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления и соединения труб с внутренним цементно-песчаным покрытием, включающем размещение тонкостенных втулок из коррозионно-стойкого металла внутри концов труб так, чтобы наружные концы втулок выступали за торцы труб, нанесение покрытия и соединение подготовленных концов труб сваркой встык, согласно изобретению производят отбортовку выступающих концов втулок на торцы труб и закрепление втулок путем совместной калибровки втулок и концов труб по внутреннему диаметру перед нанесением цементно-песчаного покрытия и соединение труб встык по технологии сварки двухслойных металлов.The problem is solved in that in the method of manufacturing and connecting pipes with an internal cement-sand coating, comprising placing thin-walled sleeves of corrosion-resistant metal inside the ends of the pipes so that the outer ends of the sleeves protrude beyond the ends of the pipes, coating and joining the prepared ends of the pipes by welding end-to-end, according to the invention, the protruding ends of the bushings are flanged to the ends of the pipes and the bushings are secured by jointly calibrating the bushings and pipe ends by the inner diameter before application we have cement-sand coatings and butt joints using two-layer metal welding technology.

На наружную поверхность внутреннего конца втулки может быть нанесено термостойкое герметизирующее покрытие.A heat-resistant sealing coating may be applied to the outer surface of the inner end of the sleeve.

Внутреннюю поверхность втулок выполняют шероховатой со средней высотой профиля R_z=200-500 мкм путем абразивной обработки или порошковой металлизации.The inner surface of the bushings is roughened with an average profile height R _z = 200-500 μm by abrasive treatment or powder metallization.

До установки втулок внутрь труб может быть произведена предварительная калибровка концов труб по внутреннему диаметру до наибольшего предельного размера для данного типоразмера труб.Before installing the bushings inside the pipes, a preliminary calibration of the ends of the pipes according to the inner diameter to the largest size limit for a given pipe size can be performed.

Способ поясняется чертежами, где показаны продольные разрезы верхней половины концевых участков труб на разных стадиях их изготовления и соединения.The method is illustrated by drawings, which shows longitudinal sections of the upper half of the end sections of the pipes at different stages of their manufacture and connection.

На фиг.1 показан разрез трубы в процессе закрепления втулки из коррозионно-стойкой стали путем раздачи пуансоном-калибром.Figure 1 shows a section of a pipe in the process of fixing a sleeve made of corrosion-resistant steel by distributing a punch-gauge.

На фиг.2 показан разрез трубы после закрепления втулки и нанесения цементно-песчаного покрытия.Figure 2 shows a section of a pipe after fixing the sleeve and applying a cement-sand coating.

На фиг.3 показан разрез зоны сварного соединения труб с цементно-песчаным покрытием.Figure 3 shows a section of the welded joint of pipes with a cement-sand coating.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

В концы трубы 1 (см. фиг.1) вводят защитные втулки 2 из коррозионно-стойкого металла с предварительно нанесенным на наружную поверхность внутреннего конца эластичным герметизирующим покрытием, при этом наружные концы втулок должны выступать из трубы на 2-5 мм. Производят отбортовку этих концов на торцы трубы. Отбортовку концов втулок можно производить также до установки в трубу путем вальцевания этих концов на станке или штамповки. С помощью пуансона-калибра 3 производят совместную калибровку втулок и концов трубы до наибольшего внутреннего диаметра для данного типоразмера труб по ГОСТ. При этом одновременно происходит прижатие втулок к поверхности трубы с большим натягом. Калибровка труб по внутреннему диаметру позволяет точно совместить кромки концов тонкостенных втулок при их соединении сваркой встык. Производят нанесение цементно-песчаного покрытия 4 (см. фиг.2) на внутреннюю поверхность трубы по известной технологии. После нанесения покрытия до его полного отверждения часть покрытия на концах трубы удаляют на глубину 10-30 мм и его торцы выравнивают специальным шаблоном. Изготовленные таким образом трубы соединяют между собой сваркой встык по технологии сварки двухслойных металлов: сначала сваривают выступающие отбортованные концы втулок 2 (см. фиг.3) электродами из коррозионно-стойкого металла с образованием коррозионно-стойкого шва 5, затем производят сварку концов труб обычными электродами с образованием основного шва 6. При этом получается непокрытая зона сварного соединения труб, полностью защищенная от коррозии защитными втулками из коррозионно-стойкого металла. Наличие буртиков у втулок увеличивает толщину коррозионно-стойкого металла непосредственно в зоне сварки, что предотвращает прожог втулок при сварке и уменьшает степень разбавления коррозионно-стойкого шва металлом трубы. Кроме того, буртики играют роль упоров при совместной калибровке втулок и концов труб.Protective sleeves 2 of corrosion-resistant metal with elastic sealing coating previously applied to the outer surface of the inner end are introduced into the ends of the pipe 1 (see FIG. 1), while the outer ends of the sleeves should protrude 2-5 mm from the pipe. Flanging these ends to the ends of the pipe. Flanging the ends of the bushings can also be done before installation in the pipe by rolling these ends on the machine or stamping. Using a punchet gauge 3, joint bushings and pipe ends are calibrated to the largest inner diameter for a given pipe size in accordance with GOST. At the same time, the bushings are pressed against the surface of the pipe with a large interference fit. Calibration of the pipes by the inner diameter allows you to precisely align the edges of the ends of thin-walled bushings when they are joined by butt welding. Apply cement-sand coating 4 (see figure 2) on the inner surface of the pipe according to known technology. After applying the coating until it is completely cured, part of the coating at the ends of the pipe is removed to a depth of 10-30 mm and its ends are leveled with a special template. Pipes made in this way are joined together by butt welding using two-layer metal welding technology: first, the protruding flanged ends of the bushings 2 (see Fig. 3) are welded with corrosion-resistant metal electrodes to form a corrosion-resistant weld 5, then the pipe ends are welded with conventional electrodes with the formation of the main seam 6. In this case, an uncoated pipe weld zone is obtained, which is completely protected from corrosion by protective sleeves made of corrosion-resistant metal. The presence of collars at the bushings increases the thickness of the corrosion-resistant metal directly in the welding zone, which prevents burn-through of the bushings during welding and reduces the dilution of the corrosion-resistant weld with the pipe metal. In addition, the collars play the role of stops in the joint calibration of bushings and pipe ends.

Концы труб до установки и закрепления втулок внутри труб могут быть предварительно калиброваны по внутреннему диаметру до наибольшего размера для данного типоразмера труб по ГОСТ, что позволяет уменьшить до минимума начальный зазор между втулками и трубой. В этом случае закрепление втулок внутри концов труб производится раздачей втулок до соприкосновения с поверхностью трубы с небольшим натягом, что уменьшает степень радиальной деформации втулок и вероятность их разрыва при раздаче в случае, если втулки изготовлены с продольным сварным швом.The ends of the pipes before installing and securing the bushings inside the pipes can be pre-calibrated by the inner diameter to the largest size for a given pipe size in accordance with GOST, which minimizes the initial clearance between the bushings and the pipe. In this case, the bushings are fixed inside the pipe ends by distributing the bushings until they touch the pipe surface with a slight tightness, which reduces the degree of radial deformation of the bushings and the likelihood of them breaking during distribution if the bushings are made with a longitudinal weld.

Внутреннюю поверхность втулок из коррозионно-стойкого металла, которая обычно более гладкая, чем поверхность труб, в зоне контакта с цементно-песчаным покрытием целесообразно выполнять шероховатой с высотой профиля R_z в пределах 200-500 мкм путем абразивной обработки или порошковой металлизации. Это позволяет увеличить прочность сцепления цементно-песчаного покрытия с поверхностью втулок.The inner surface of the bushings made of corrosion-resistant metal, which is usually smoother than the surface of the pipes, in the contact zone with the cement-sand coating, it is advisable to perform rough with a profile height R _z in the range of 200-500 μm by abrasive treatment or powder metallization. This allows you to increase the adhesion strength of the cement-sand coating with the surface of the bushings.

Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.

Концы стальных труб наружным диаметром 426 мм и толщиной стенки 10 мм (по ГОСТ 8732-78) калибровали внутренним калибром (пуансоном) диаметром 414 мм (это наибольший внутренний диаметр труб по указанному ГОСТ) на длину 150 мм. Из листовой коррозионно-стойкой стали марки 08Х18Н10Т изготовили втулки наружным диаметром 412 мм, толщиной стенки 2 мм и длиной 80 мм. Наружные концы втулок развальцевали с образованием наружного буртика высотой 3 мм от наружной поверхности втулки. Внутреннюю поверхность втулок подвергли обработке абразивным полотном до получения шероховатости R_z=200-300 мкм. На наружную поверхность внутреннего конца втулок нанесли герметизирующее покрытие из силиконового герметика (например, двухкомпонентного герметика марки Виксинт У-1-18 или однокомпонентных герметиков ВГО-1, ABRO и т.п.), выдерживающего кратковременно температуру до 350-400°C, в виде круговой полоски шириной 20-30 мм, толщиной 0,2-0,4 мм. Установили втулки в трубы до упора буртиками об торцы труб, и с помощью пуансона-калибра диаметром 411 мм произвели раздачу втулок. На внутреннюю поверхность труб по известной технологии (методом набрызга с последующим сглаживанием и уплотнением) нанесли цементно-песчаное покрытие толщиной 10 мм, за исключением концевых зон труб длиной 20 мм. После полного отверждения покрытия полученные трубы соединили между собой сваркой встык. Сначала сварили между собой непрерывным корневым швом выступающие концы втулок нержавеющими электродами ЦЛ-11, затем - концы труб обычными электродами УОНИ.The ends of steel pipes with an outer diameter of 426 mm and a wall thickness of 10 mm (according to GOST 8732-78) were calibrated with an internal caliber (punch) with a diameter of 414 mm (this is the largest internal diameter of the pipes according to the specified GOST) for a length of 150 mm. From sheet corrosion-resistant steel grade 08X18H10T, bushings were made with an outer diameter of 412 mm, a wall thickness of 2 mm and a length of 80 mm. The outer ends of the bushings flared to form an outer collar 3 mm high from the outer surface of the bush. The inner surface of the bushings was treated with an abrasive cloth to obtain a roughness R _z = 200-300 μm. A sealing coating of silicone sealant was applied to the outer surface of the inner end of the bushings (for example, two-component sealant of the Vixint U-1-18 brand or one-component sealants VGO-1, ABRO, etc.), which can withstand short-term temperatures of up to 350-400 ° C, in in the form of a circular strip with a width of 20-30 mm, a thickness of 0.2-0.4 mm. The bushings were installed in the pipes against the stop with collars on the ends of the pipes, and with the help of a puncheon-gauge with a diameter of 411 mm, they were distributed. A cement-sand coating with a thickness of 10 mm was applied to the inner surface of the pipes using a known technology (by spraying followed by smoothing and compaction), with the exception of the end zones of the pipes 20 mm long. After complete curing of the coating, the resulting pipes were joined by butt welding. First, the protruding ends of the bushings were welded together with a continuous root seam with stainless TsL-11 electrodes, then the ends of the pipes with conventional UONI electrodes.

Предлагаемый способ позволяет получить трубы с цементно-песчаным покрытием и их соединения, надежно защищенные по всей внутренней поверхности от коррозионного воздействия транспортируемой продукции.The proposed method allows to obtain pipes with a cement-sand coating and their joints, reliably protected over the entire inner surface from the corrosive effects of the transported products.

Claims

1. A method of manufacturing and connecting pipes with an internal cement-sand coating, comprising placing thin-walled sleeves of corrosion-resistant metal inside the ends of the pipes so that the outer ends of the sleeves protrude beyond the ends of the pipes, coating and joining the prepared ends of the pipes by butt welding, characterized in that they produce flanging the protruding ends of the sleeves on the ends of the pipes and securing the sleeves by jointly calibrating the sleeves and the ends of the pipes according to the inner diameter before applying the cement-sand coating and joining Pipes using the technology of welding two-layer metals.

2. The method according to claim 1, characterized in that a heat-resistant sealing coating is applied to the outer surfaces of the inner ends of the bushings.

3. The method according to claim 1, characterized in that the inner surface of the bushings is roughened with an average profile height of 200-500 microns by abrasive treatment or powder metallization.

4. The method according to claim 1, characterized in that prior to installing the bushings inside the pipes, the ends of the pipes are pre-calibrated according to the inner diameter to the largest size limit for a given pipe size.