RU190059U1 - Конструкция узла тройникового соединения трубопровода - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области транспорта нефти и газа, а именно к изготовлению узла тройникового соединения с применением двух накладных колец для трубопроводов, работающих под давлением.Техническим результатом является снижение напряженно-деформированного состояния узла тройникового соединения за счет снижения зоны термического влияния без ущерба прочности соединения.Техническая задача достигается тем, что на патрубке устанавливается два накладных кольца, сумма толщин стенок которых равна толщине стенки трубопровода. Определение диаметров этих колец осуществляется с помощью найденных коэффициентов k=2,2 и k=1,7 для определения диаметра большего и меньшего накладных колец соответственно.

Description

Полезная модель относится к области транспорта нефти и газа, а именно к изготовлению узла тройникового соединения с применением накладных колец для трубопроводов, работающих под давлением.

В качестве прототипа принята конструкция узла тройникового узла врезки с накладным кольцом [ГОСТ 32569-2013], состоящая из трубопровода, патрубка, соосно на котором расположен прилегающий кольцевой элемент, сваренный с каждым из них угловыми кольцевыми сварными швами.

Данная конструкция обладает следующими значительными недостатками: во-первых, большая зона термического влияния в зоне приварки кольцевого элемента к трубопроводу, во-вторых, неблагоприятное напряженно-деформированное состояние, вызванное различными комбинациями нагрузок на трубопровод в поперечном сечении с остаточными сварочными напряжениями.

Технической задачей полезной модели является создание новой конструкции узла тройникового соединения трубопровода с применением накладных колец с достижением следующего технического результата: снижение уровня остаточных напряжений в узле тройникового соединения за уменьшения зоны термического влияния сварных соединений без ущерба прочности узла.

Техническая задача достигается тем, что конструкция узла тройникового соединения трубопровода, включает в себя патрубок, на котором соосно расположен прилегающий кольцевой элемент, сваренный с трубопроводом и патрубком угловыми кольцевыми сварными швами, согласно полезной модели кольцевой элемент представляет собой два накладных кольца разного диаметра, сумма толщин стенок которых равна толщине стенки трубопровода. Накладное кольцо меньшего диаметра приваривается к накладному кольцу большего диаметра, которое в свою очередь приваривается к основной трубе.

При этом диаметры большего и меньшего накладных колец определяют по следующим соотношениям:

D_б=k₁⋅D_п;

D_м=k₂⋅D_п,

где D_б - диаметр большего накладного кольца, мм;

k₁ - коэффициент, который характеризует отношение диаметров большего накладного кольца и патрубка;

D_п - диаметр патрубка, мм;

D_м - диаметр меньшего накладного кольца, мм;

k₂ - коэффициент, который характеризует отношение диаметров меньшего накладного кольца и патрубка.

Конструкция поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена предлагаемая конструкция узла. На фиг. 2 представлен вид узла «сверху».

К основному трубопроводу 1 приварен патрубок 2, на котором установлены два накладных кольца 3 и 4.

Известно, что диаметр одного кольца при равенстве толщин стенок трубопровода и накладного кольца принимается равным удвоенному значению диаметра патрубка, на который накладное кольцо устанавливается:

где k - коэффициент, который характеризует отношение диаметров одного накладного кольца и патрубка;

D_1н - диаметр одного накладного кольца, мм;

D_п - диаметр патрубка, мм.

Неизвестным остается, какое же будет соотношение диаметров для двух накладных колец по отношению к диаметру патрубка для любой конструкции трубопровода. Однако авторам удалось установить своими исследованиями, что наилучший технический эффект при определении диаметров накладных колец достигается в следующем случае

D_б-D_м = 100 мм.

где D_б - диаметр большего накладного кольца, мм;

D_м - диаметр меньшего накладного кольца, мм.

Для определения коэффициентов, которые будут характеризовать отношения диаметров большего и меньшего накладных колец и патрубка, выразим их значения из равенства площадей одного накладного кольца и двух накладных колец для равенства прочностного эффекта:

где S - толщина стенки трубопровода, мм;

F - площадь одиночного накладного кольца, мм²;

F_б - площадь большего накладного кольца, мм²;

F_м - площадь меньшего накладного кольца, мм².

Подставим значения формул (3-5) в формулу (2) и получим

После преобразований получим систему с двумя неизвестными

Нормативные размеры диаметров патрубков в системе (6) дали следующие коэффициенты для нахождения диаметров накладных колец

где k₁ - коэффициент, который характеризует отношение диаметров большего накладного кольца и патрубка;

k₂ - коэффициент, который характеризует отношение диаметров меньшего накладного кольца и патрубка.

Данных коэффициентов достаточно для практического использования на основных типоразмерах патрубков на магистральном трубопроводе.

Claims (8)

1. Конструкция узла тройникового соединения трубопровода, включающая в себя патрубок, соосно на котором расположен прилегающий кольцевой элемент, сваренный с трубопроводом и патрубком угловыми кольцевыми сварными швами, отличающаяся тем, что кольцевой элемент представляет собой два накладных кольца, сумма толщины стенок которых равна толщине стенки трубопровода, при этом диаметры накладных колец определяют по следующим соотношениям:
2. D_б=k₁⋅D_п,
3. D_м=k₂⋅D_п,
4. где D_б - диаметр большего накладного кольца, мм;
5. k₁ - коэффициент, который характеризует отношение диаметров большего накладного кольца и патрубка, k₁=2,2;
6. D_п - диаметр патрубка, мм;
7. D_м - диаметр меньшего накладного кольца, мм;
8. k₂ - коэффициент, который характеризует отношение диаметров меньшего накладного кольца и патрубка, k₂=1,7.

Images