RU2015910C1

RU2015910C1 - Method for lining of metal pipe

Info

Publication number: RU2015910C1
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Кудряшов
Original assignee: Кудряшов Николай Николаевич
Priority date: 1991-06-03
Filing date: 1991-06-03
Publication date: 1994-07-15

Abstract

FIELD: production of multilayer pipes. SUBSTANCE: method includes heating of thermoplastic shell, its deformation and insertion into metal pipe or pipeline of internal protective shell with subsequent restoration of its sizes. In so doing, thermoplastic shell is heated during its insertion into pipe in local areas along shell. When shell is cooled inside pipe, thickened walls of shell on areas of local heating recover its initial thickness. EFFECT: higher efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к изготовлению многослойных труб и может быть использовано при изготовлении металлических труб с внутренней защитной оболочкой из термопластичных материалов. The invention relates to the manufacture of multilayer pipes and can be used in the manufacture of metal pipes with an inner protective sheath of thermoplastic materials.

Известен способ футерования металлических труб, включающий деформирование пластмассовой оболочки, введение ее в металлические трубы с кольцевым зазором, восстановление размеров пластмассовой оболочки до ее плотного прилегания к внутренней поверхности металлических труб. A known method of lining metal pipes, including the deformation of the plastic shell, introducing it into metal pipes with an annular gap, restoring the dimensions of the plastic shell to its tight fit to the inner surface of the metal pipes.

Недостаток этого способа заключается в ограниченной области его применения и в невысоком качестве футерованных труб. Ограниченность применения объясняется тем, что при футеровании металлических труб размеры внутренней защитной оболочки необходимо индивидуально подбирать к футеруемой трубе. Расхождение в наружном диаметре оболочки и внутреннем диаметре металлической трубы не должно превышать 10%. Подобрать такие сочетания размеров трубы и оболочки не всегда возможно. Кроме того, при деформировании внутренней оболочки в холодном состоянии в ней образуются остаточные напряжения, сопоставимые по величине с пределом текучести материала. Такой высокий уровень остаточных напряжений способствует ускоренному старению материала оболочки и ее разрушению, т. е. приводит к преждевременному выходу трубопровода из строя. The disadvantage of this method is the limited scope of its application and the low quality of the lined pipes. The limited application is due to the fact that when lining metal pipes, the dimensions of the inner protective sheath must be individually selected for the lined pipe. The discrepancy in the outer diameter of the shell and the inner diameter of the metal pipe should not exceed 10%. It is not always possible to select such combinations of pipe and jacket sizes. In addition, upon deformation of the inner shell in the cold state, residual stresses are formed in it, comparable in magnitude to the yield strength of the material. Such a high level of residual stresses contributes to the accelerated aging of the shell material and its destruction, i.e., leads to premature failure of the pipeline.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ футерования металлических труб, включающий нагрев внутренней оболочки и ее деформирование с последующим охлаждением, введение оболочки в металлические трубы и восстановление ее первоначальных размеров. The closest technical solution, selected as a prototype, is a method of lining metal pipes, including heating the inner shell and its deformation with subsequent cooling, introducing the shell into metal pipes and restoring its original size.

Недостаток этого способа заключается в его низкой производительности и недостаточно высоком качестве футерованных труб. Низкая производительность технологического процесса футерования объясняется необходимостью охлаждения оболочки после нагрева при введении ее в металлические трубы, независимо от того, чем и как он осуществляется. Низкая теплопроводность полимеров определяет скорость охлаждения нагретой внутренней оболочки и ограничивает скорость футерования (например, полиэтилен охлаждают со скоростью 1 мм толщины стенки внутренней оболочки в течение 5 мин). Недостаточно полное охлаждение приводит к чрезмерной вытяжке внутренней оболочки и ее обрыву при введении в металлические трубы. The disadvantage of this method is its low productivity and insufficiently high quality of the lined pipes. The low productivity of the technological process of lining is explained by the need to cool the shell after heating when it is introduced into metal pipes, regardless of what and how it is carried out. The low thermal conductivity of the polymers determines the cooling rate of the heated inner shell and limits the speed of the lining (for example, the polyethylene is cooled at a speed of 1 mm of the wall thickness of the inner shell for 5 minutes). Insufficiently complete cooling leads to excessive drawing of the inner shell and its breakage when introduced into metal pipes.

Силы сопротивления, например силы трения, возрастают пропорционально длине футеруемых труб. Недостаточно полное охлаждение внутренней оболочки при введении в металлические трубы приводит к ее разрушению за счет чрезмерной вытяжки и ограничивает длину футеруемых труб, что также снижает производительность технологического процесса. Resistance forces, for example, friction forces, increase in proportion to the length of the lined pipes. Insufficient complete cooling of the inner shell when introduced into metal pipes leads to its destruction due to excessive drawing and limits the length of the lined pipes, which also reduces the productivity of the process.

Целью изобретения является повышение производительности путем увеличения скорости введения оболочки в трубу и улучшения качества футерования. The aim of the invention is to increase productivity by increasing the rate of introduction of the shell into the pipe and improving the quality of the lining.

Указанная цель достигается тем, что в предложенном способе футерования, включающем нагрев термопластичной оболочки, ее деформирование и введение в металлические трубы с последующим восстановлением размеров оболочки, нагрев оболочки осуществляют в локальных участках, расположенных вдоль оболочки. This goal is achieved by the fact that in the proposed method of lining, which includes heating a thermoplastic sheath, its deformation and introduction into metal pipes with subsequent restoration of sheath dimensions, sheath heating is carried out in local areas located along the sheath.

Нагрев части сечения внутренней термопластичной оболочки в процессе ее деформирования, позволяет получить разогретые локальные участки стенки оболочки, расположенные вдоль оболочки. Ширина нагретого участка и количество этих участков зависят от заданной степени деформации внутренней оболочки. При деформировании оболочки из термопластичного материала, с разогретыми вдоль ее стенки локальными участками, в ней формируются местные утолщения стенки без осевой вытяжки самой оболочки (длина оболочки при уменьшении ее диаметра не увеличивается), что снижает уровень осевых остаточных напряжений в стенке оболочки и вероятность ее разрушения. Нагрев оболочки локальными участками при ее деформировании и введении в металлические трубы позволяет регулировать скорость футерования в широких пределах, так как основную часть стенки внутренней оболочки не нагревают и не разупрочняют, что позволяет предотвратить вытяжку и обрыв оболочки при футеровании. Радиальные растягивающие напряжения в утолщениях стенки, образующиеся в оболочке при ее деформировании, при охлаждении беспрепятственно рассеиваются и не оказывают существенного отрицательного воздействия на процесс футерования и качество внутренней оболочки футерованных труб. The heating of a part of the cross section of the inner thermoplastic shell during its deformation allows one to obtain heated local sections of the shell wall located along the shell. The width of the heated section and the number of these sections depend on a given degree of deformation of the inner shell. When a shell of thermoplastic material is deformed with local sections heated along its wall, local wall thickenings are formed in it without axial stretching of the shell itself (the shell length does not increase with decreasing diameter), which reduces the level of axial residual stresses in the shell wall and the probability of its destruction . Heating of the shell by local sections during its deformation and introduction into metal pipes makes it possible to control the speed of the lining over a wide range, since the main part of the wall of the inner shell is not heated and does not soften, which prevents stretching and rupture of the shell during lining. The radial tensile stresses in the wall thickenings, which are formed in the shell during its deformation, dissipate unobstructed during cooling and do not have a significant negative effect on the lining process and the quality of the inner shell of the lined pipes.

На фиг. 1 упрощенно изображен процесс футерования металлической трубы; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 is a simplified depiction of the process of lining a metal pipe; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

В металлической трубе 1 расположена, частично, внутренняя оболочка 2 из термопластичного материала с нагретыми локальными участками 3. На конце металлической трубы 1 установлена обжимная фильера 4 с нагревателями 5. Конец внутренней оболочки 2 прикреплен к канату 6. Partially, the inner shell 2 of thermoplastic material with heated local sections 3 is located in the metal pipe 1. A crimp die 4 with heaters 5 is installed at the end of the metal pipe 1. The end of the inner shell 2 is attached to the rope 6.

Способ осуществляют в следующей последовательности. На конец предварительно подготовленной (см. фиг. 1) к футерованию трубы 1 устанавливают обжимную фильеру 4 с нагревателями 5. Канат 6 лебедки (не показана) пропускают через трубу 1 и фильеру 4 и прикрепляют к нему конец внутренней оболочки из термопластичного материала 2. Натяжением каната 6 оболочку 2 вводят в трубу 1 волочением через фильеру 4. При этом оболочку деформируют и нагревают в локальных участках 3. В результате она уменьшается в диаметре, а толщина стенки на разогретых участках увеличивается без осевой вытяжки оболочки. После введения внутренней оболочки 2 в трубу 1, ее при необходимости раздувают и прижимают к внутренней поверхности футеруемой трубы. Так как размеры локальных участков 3 относительно всего объема оболочки малы, ее охлаждение и термическую усадку не контролируют и футерование на этом прекращают. The method is carried out in the following sequence. A crimped die 4 with heaters 5 is installed at the end of the previously prepared (see Fig. 1) for lining pipe 1. Winch rope 6 (not shown) is passed through pipe 1 and die 4 and the end of the inner shell of thermoplastic material 2 is attached to it. rope 6, the sheath 2 is introduced into the pipe 1 by drawing through the die 4. In this case, the sheath is deformed and heated in local sections 3. As a result, it decreases in diameter, and the wall thickness in the heated sections increases without axial stretching of the shell. After introducing the inner shell 2 into the pipe 1, it is, if necessary, inflated and pressed against the inner surface of the lined pipe. Since the size of the local sections 3 relative to the entire volume of the shell is small, its cooling and thermal shrinkage are not controlled and the lining is stopped.

Пример конкретного выполнения способа футерования. На конец трубы 1 (фиг. 1) диаметром 273 мм, с толщиной стенки 9 мм и длиной 12 м установили обжимную фильеру 4 с рабочим диаметром 245 мм. Фильеру 4 снабдили четырьмя расположенными под углом 90^о магнитострикционными вибраторами 5 типа РМС-6М, питающимися от электрического генератора тока УЗГ-10 с рабочей частотой 22 кГц. Канат 6 лебедки (не показана) пропустили через трубу 1 и фильеру 4 и прикрепили к нему с помощью специального устройства (не показано) конец внутренней оболочки 2 диаметром 280 мм с толщиной стенки 6 мм. Оболочку 2 ввели в трубу 1 волочением через фильеру 4. При этом оболочку деформировали и нагревали воздействием ультразвуковых колебаний вибраторами 5, в локальных участках 3 шириной по 40 мм. При деформировании оболочки 2 волочением через фильеру 4 она уменьшилась в диаметре с 280 до 245 мм. Толщина ее стенки в локальных разогретых участках 3 увеличилась с 6 до 13 мм. После введения оболочки 2 в трубу 1 футерование прекратили без дополнительного ее расширения, так как оболочка 2 размещалась в трубе 1 практически без зазора.An example of a specific implementation of the method of lining. At the end of the pipe 1 (Fig. 1) with a diameter of 273 mm, with a wall thickness of 9 mm and a length of 12 m, a crimping die 4 with a working diameter of 245 mm was installed. Nozzle 4 supplied by four angled 90 5 ^of magnetostrictive vibrators type PMC-6M, feeding the electric current generator UZG-10 with a working frequency of 22 kHz. Rope 6 of a winch (not shown) was passed through pipe 1 and die 4 and attached to it using a special device (not shown) the end of the inner shell 2 with a diameter of 280 mm with a wall thickness of 6 mm. The shell 2 was introduced into the pipe 1 by drawing through the die 4. In this case, the shell was deformed and heated by the action of ultrasonic vibrations by vibrators 5, in local sections 3 with a width of 40 mm. When the shell 2 was deformed by drawing through the die 4, it decreased in diameter from 280 to 245 mm. The thickness of its wall in the local heated areas 3 increased from 6 to 13 mm. After the introduction of the shell 2 into the pipe 1, the lining was stopped without further expansion, since the shell 2 was placed in the pipe 1 with almost no gap.

Claims

METHOD FOR LINGING A METAL PIPE with a tubular sheath made of thermoplastic material, including heating a thermoplastic sheath, deforming it and introducing it into a metal pipe with subsequent restoration of sheath sizes, characterized in that, in order to increase productivity by increasing the speed of introducing the sheath into the pipe and improve the quality of the lining, heating the shell is carried out in local areas along the tubular shell.