RU2111403C1

RU2111403C1 - Method of manufacture of plastic pipe

Info

Publication number: RU2111403C1
Application number: RU96104804A
Authority: RU
Inventors: А.А. Булдаков; С.В. Михайлюк; Б.Г. Мозеров; К.А. Покатаев; А.Н. Токарев; А.А. Шилов; П.А. Новиков; В.В. Семенюга; В.А. Усошин; А.Д. Седых; И.А. Тычкин; В.А. Яковлев; Б.Я. Фомин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Газкомпозит"; Дочернее акционерное общество открытого типа "Оргэнергогаз"
Priority date: 1996-03-12
Filing date: 1996-03-12
Publication date: 1998-05-20

Abstract

FIELD: manufacture of main pipe lines. SUBSTANCE: method includes fitting the metal tips in winding device, laying of at least one solid sealing layer, winding reinforcement impregnated with polymer on it and hardening during heating. Prior to laying the solid sealing layer on outer surfaces of tip, duplicating sealing layers which are not in contact with each other are laid on outer surfaces of tips. Then, separating layer is applied on them at spaced relation relative to outer edges. EFFECT: enhanced reliability. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области изготовления труб, а именно пластиковых труб с металлическими законцовками, и может быть использовано при изготовлении магистральных труб, электроизолирующих, компенсационных и других вставок из композиционных материалов, предназначенных для защиты от коррозии, вибраций, компенсации температурных перемещений и т.д. в нефте- и газопроводах, тепловых сетях, линиях транспортировки агрессивных сред и т.д. The invention relates to the field of manufacturing pipes, namely plastic pipes with metal ends, and can be used in the manufacture of trunk pipes, electrical insulating, compensating and other inserts from composite materials designed to protect against corrosion, vibration, compensation of temperature movements, etc. in oil and gas pipelines, heating networks, lines of transportation of aggressive media, etc.

Известен способ изготовления пластиковой трубы [1] включающий изготовления двух металлических законцовок, установку их на оправку, намотку арматуры, пропитанной связующим, на оправку и наружные поверхности металлических законцовок, отверждение пластика, демонтаж трубы с оправки и нанесение на ее внутреннюю поверхность герметизирующего слоя. A known method of manufacturing a plastic pipe [1] including the manufacture of two metal ends, installing them on the mandrel, winding the reinforcement impregnated with a binder, on the mandrel and the outer surfaces of the metal ends, curing the plastic, dismantling the pipe from the mandrel and applying a sealing layer to its inner surface.

Известный способ обладает существенным недостатком, а именно сложностью получения герметичного соединения пластика с металлической законцовкой, т.к. при нагружении высоким внутренним давлением происходит разрушение герметизирующей пленки, обусловленное разными жесткостями металлической законцовки и пластика. The known method has a significant drawback, namely the difficulty of obtaining a sealed connection of plastic with a metal tip, because when loading with high internal pressure, the sealing film is destroyed due to different stiffnesses of the metal tip and plastic.

Известен также способ изготовления пластиковой трубы [2], включающий укладку перед намоткой арматуры на оправку и/или части наружных поверхностей законцовок герметизирующего слоя, например резины. There is also known a method of manufacturing a plastic pipe [2], including laying before winding the reinforcement on the mandrel and / or parts of the outer surfaces of the endings of the sealing layer, for example rubber.

Данный способ повышает степень герметичности трубы, т.к. слой резины, находящийся между пластиком и законцовками, препятствует протеканию между ними рабочей среды, находящейся под давлением. This method increases the degree of tightness of the pipe, because the rubber layer located between the plastic and the tips prevents the flow of a pressure medium between them.

Однако этот способ также не лишен недостатков, а именно требует высокую степень чистоты наружной поверхности законцовок и укладки на них клеевых составов, т.к. наличие зазоров, даже минимальных, между законцовкой и резиной приводит к разгерметизации узла соединения при нагружении трубы внутренним давлением. However, this method is also not without drawbacks, namely, it requires a high degree of purity of the outer surface of the endings and laying adhesive compositions on them, because the presence of gaps, even minimal, between the tip and the rubber leads to depressurization of the joint when loading the pipe with internal pressure.

Все это приводит к снижению уровня рабочих давлений, при которых допускается эксплуатация труб, изготавливаемых таким способом. All this leads to a decrease in the level of working pressures at which the operation of pipes manufactured in this way is allowed.

Целью предлагаемого изобретения является повышение несущей способности трубы за счет создания герметичного соединения металлической законцовки и пластика. The aim of the invention is to increase the bearing capacity of the pipe by creating a tight connection of the metal ending and plastic.

Это достигается тем, что в известном способе изготовления пластиковой трубы, включающем установку металлических законцовок в намоточное приспособление, укладку на их наружные поверхности не менее одного сплошного герметизирующего слоя, например резины, намотку на него арматуры, пропитанной связующим, и отверждение при нагреве, перед укладкой сплошного герметизирующего слоя на наружных поверхностях законцовок размещают не контактирующие между собой дублирующие герметизирующие слои, затем на них с зазорами относительно внешних краев наносят разделительный слой, например из стеклоткани. This is achieved by the fact that in the known method of manufacturing a plastic pipe, including installing metal endings in a winding device, laying on their outer surfaces at least one continuous sealing layer, for example rubber, winding reinforcement impregnated with a binder on it, and curing when heated, before laying a continuous sealing layer on the outer surfaces of the tips is placed not in contact with each other duplicate sealing layers, then on them with gaps relative to the outer edges apply a separation layer, for example of fiberglass.

Кроме того, зазоры от внешних краев дублирующий герметизирующих слоев до соответствующих краев разделительного слоя выбирают в пределах больше 1 мм, но меньше длины наружной поверхности законцовки, перекрываемой сплошным герметизирующим слоем. In addition, the gaps from the outer edges of the duplicate sealing layers to the corresponding edges of the separation layer are selected within more than 1 mm, but less than the length of the outer surface of the tip, overlapped by a continuous sealing layer.

Кроме того, разделительный слой перед укладкой может быть покрыт антиадгезивом, например фторопластовой пленкой. In addition, the release layer may be coated with a release agent such as a fluoroplastic film before laying.

Кроме того, основной и дублирующие герметизирующие слои перед укладкой вулканизируют, а на части наружных поверхностей законцовок и контактирующие между собой поверхности герметизирующих слоев наносят клеевой состав. In addition, the main and duplicate sealing layers before laying are vulcanized, and an adhesive composition is applied to parts of the outer surfaces of the tips and the surfaces of the sealing layers in contact with each other.

Размещение на наружных поверхностях законцовок, перед укладкой сплошного герметизирующего слоя, не контактирующих между собой дублирующих герметизирующих слоев, с последующей укладкой на низ с зазорами относительно внешних краев разделительного слоя, например из стеклоткани, позволяет проникнуть давлению среды между герметизирующими слоями, прижать дублирующий герметизирующий слой к наружной поверхности законцовок и обеспечить полную герметичность соединения между пластиком и металлом за счет абтюрирующего эффекта, возникающего вследствие разности давлений. Placement on the outer surfaces of the endings, before laying a continuous sealing layer, not overlapping duplicate sealing layers, followed by laying on the bottom with gaps relative to the outer edges of the separation layer, for example of fiberglass, allows the pressure of the medium to penetrate between the sealing layers, to press the duplicate sealing layer to the outer surface of the tips and to ensure complete tightness of the connection between plastic and metal due to the abturation effect that occurs due to pressure difference.

Наличие зазоров, а также большая длина сплошного герметизирующего слоя, чем длина разделительного слоя, обеспечивают частичный контакт поверхностей герметизирующих слоев, что позволяет при нагреве трубы провести их совместную вулканизацию с образованием монолитной манжеты, не допускающей прорывы рабочей среды под давлением между герметизирующими слоями. The presence of gaps, as well as the greater length of the continuous sealing layer than the length of the separation layer, provide partial contact of the surfaces of the sealing layers, which allows for joint curing during heating of the pipe with the formation of a monolithic cuff that prevents breakthroughs of the working medium under pressure between the sealing layers.

Выбор зазоров между внешним краев законцовки и соответствующими краями разделительного слоя менее 1 мм не позволит создать достаточного контакта между герметизирующими слоями, что может привести к прорыву рабочей среды и разгерметизации трубы. The choice of gaps between the outer edges of the tip and the corresponding edges of the separation layer of less than 1 mm will not allow to create sufficient contact between the sealing layers, which can lead to a breakthrough of the working environment and depressurization of the pipe.

Выбор зазора больше или равного длине наружной поверхности законцовки, перекрываемой сплошным герметизирующим слоем не позволит создать абтюрирующий эффект и может привести к прорыву рабочей среды между законцовкой и дублирующим слоем. The choice of a gap greater than or equal to the length of the outer surface of the tip covered by a continuous sealing layer will not allow creating an abturation effect and may lead to a breakthrough of the working medium between the tip and the backing layer.

Покрытие разделительного слоя перед укладкой антиадгезивом, например, фторопластовой пленкой, позволяет добиться полного абтюрирующего эффекта за счет исключения возможности проникновения резины в структуру разделительного слоя. The coating of the separation layer before laying with a release agent, for example, a fluoroplastic film, allows to achieve a complete abturation effect by eliminating the possibility of penetration of rubber into the structure of the separation layer.

Вулканизация герметизирующих слоев перед укладкой и нанесение на наружные поверхности законцовок и контактирующие между собой поверхности герметизирующих слоев клеевого состава позволяет применять термостойкие резины, температура вулканизации которых выше допустимой температуры нагрева для отверждения связующего. The vulcanization of the sealing layers before laying and the application of the endings and the contacting surfaces of the sealing layers of the adhesive composition allows the use of heat-resistant rubbers, the vulcanization temperature of which is higher than the permissible heating temperature for curing the binder.

На фиг. 1 изображена пластиковая труба в разрезе на оправке; на фиг. 2 - фрагмент пластиковой трубы с разделительным слоем, покрытым антиадгезивом; на фиг. 3 - фрагмент пластиковой трубы с нанесенным на законцовки клеевым раствором. In FIG. 1 shows a sectional view of a plastic pipe on a mandrel; in FIG. 2 - a fragment of a plastic pipe with a release layer coated with a release agent; in FIG. 3 - a fragment of a plastic pipe with adhesive solution applied to the tips.

Способ осуществляется следующим образом: металлические законцовки 1, 2 (фиг. 1) размещают на металлической разборной оправке 3 и вместе с ней устанавливают в намоточный станок СНП-2 (на фиг. не показан), затем на наружные поверхности A и B законцовок 1, 2, соответственно, укладывают дублирующие герметизирующие слои 4, 5 из сырой каландрованной резины 51-2058 ТУ 105180-88, после чего на дублирующих герметизирующих слоях 4, 5 и оправке 3 размещают разделительный слой 6 из стеклоткани Т10-80 ГОСТ 19170-73 с зазорами между его внешними краями и внешними краями дублирующих герметизирующих слоем 4, 5. На разделительный слой 6 и свободные от него наружные поверхности дублирующих герметизирующий слоев 4, 5 укладывают сплошной герметизирующий слой 7 из сырой каландрованной резины марки 51-2058 ТУ 105188-88, а на него и наружные поверхности законцовок 1, 2 производят спирально-кольцевую намотку арматуры 8 в виде жгута марки РВМН ТУ 6-05-241-404-84, пропитанного эпоксидным связующим ЭТФМ ТУ 1-596-36-82 (на фиг. не изображено). The method is as follows: metal ends 1, 2 (Fig. 1) are placed on a metal collapsible mandrel 3 and with it are installed in the winding machine SNP-2 (not shown in Fig.), Then on the outer surfaces A and B of the ends 1, 2, respectively, lay duplicating sealing layers 4, 5 from crude calendared rubber 51-2058 TU 105180-88, after which a separating layer 6 of fiberglass T10-80 GOST 19170-73 with gaps is placed on the duplicating sealing layers 4, 5 and mandrel 3 between its outer edges and outer edges duplicate sealing layer 4, 5. On the separating layer 6 and the outer surfaces of the duplicating sealing layers 4, 5 free from it, lay a continuous sealing layer 7 of crude calendared rubber grade 51-2058 TU 105188-88, and on it the outer surfaces of the ends 1, 2 produce a spiral-ring winding of reinforcement 8 in the form of a bundle of the grade РВМН ТУ 6-05-241-404-84 impregnated with an epoxy binder ETFM ТУ 1-596-36-82 (in FIG. not shown).

После намотки оправку 3 с уложенными на нее материалами помещают в аэродинамическую печь АРП-12 и проводят одновременную вулканизацию резины и полимеризацию связующего по режиму:
- подъем температуры в печи до 90^oC в течении 2,5 ч;
- выдержка при 90^oC в течении 3 ч;
- подъем температуры до 120^oC за 1,5 ч;
- выдержка при 120^oC в течении 4 ч;
- подъем температуры до 150^oC за 1,5 ч;
- выдержка при 150^oC в течение 6 ч;
- подъем температуры до 170^oC за 1 ч;
- выдержка при 170^oC в течение 8 ч;
- охлаждение до температуры 70^oC при закрытых дверях печи, дальнейшее охлаждение - свободное.After winding, the mandrel 3 with the materials laid on it is placed in an ARP-12 aerodynamic furnace and the rubber is vulcanized and the binder is polymerized in the following mode:
- rise in temperature in the furnace to 90 ^o C for 2.5 hours;
- exposure at 90 ^o C for 3 hours;
- rise in temperature to 120 ^o C for 1.5 hours;
- exposure at 120 ^o C for 4 hours;
- rise in temperature to 150 ^o C for 1.5 hours;
- exposure at 150 ^o C for 6 hours;
- rise in temperature to 170 ^o C for 1 h;
- exposure at 170 ^o C for 8 hours;
- cooling to a temperature of 70 ^o C with the doors of the furnace closed, further cooling is free.

После охлаждения оправку 3 извлекают из готовой трубы. After cooling, the mandrel 3 is removed from the finished pipe.

Нагрев и давление, вызываемое арматурой 8, обеспечивают герметизацию сплошного 7 и дублирующих герметизирующих слоев 4, 5 и получение в местах зазоров из контактов монолитных герметичных соединений. The heating and pressure caused by the reinforcement 8 provide sealing of the continuous 7 and duplicate sealing layers 4, 5 and obtaining in the places of the gaps from the contacts of the monolithic tight joints.

Возможны другие варианты реализации способа: а) разделительный слой 6 перед укладкой покрывают антиадгезивом в виде пленок 9, 10 (фиг. 2) на основе фторопласта Ф4 ГОСТ 24222-80 и б) дублирующие слои 4, 5 и сплошной герметизирующий слой 7 перед укладкой вулканизируют в течение 1 ч при 160^oC и давлении 1,0 МПа, а на поверхности А, Б законцовок 1, 2 в местах зазоров на слом 4, 5 и 7 наносят клеевые пленки 11, 12 соответственно (фиг. 3).Other options for implementing the method are possible: a) the separation layer 6 is coated with a release agent in the form of films 9, 10 (Fig. 2) based on fluoroplastic Ф4 GOST 24222-80 before laying and b) the backup layers 4, 5 and the continuous sealing layer 7 are vulcanized before laying for 1 h at 160 ^o C and a pressure of 1.0 MPa, and on the surfaces A, B of the tips 1, 2 in places of gaps for scrap 4, 5 and 7, adhesive films 11, 12 are applied, respectively (Fig. 3).

В качестве клеящего состава используют пленочный клей ВК 32 ОСТ 92-0948-74, который отверждается по тому же режиму, что и полимерное связующее ЭТФМ ТУ 1-596-36-82. As the adhesive composition, VK 32 OST 92-0948-74 film adhesive is used, which cures in the same mode as the ETFM TU 1-596-36-82 polymer binder.

Предлагаемым способом изготавливали три пластиковые трубы и одну трубу - по способу-прототипу. The proposed method produced three plastic pipes and one pipe - by the prototype method.

Технические характеристики трубы:
Условное давление, МПа - 7,5
Условный проход, мм - 700
Вес, кг - 700
Материал законцовок - Сталь ст. 3 ГОСТ 10705-91
Материал основных и дублирующих герметизирующих слоев - Резина 51-2058 ТУ 51-2058 ТУ 105180-88
Разделительный слой - Стеклоткань Т10-80 ГОСТ 19170-73
Арматура - Стекложгут РВМН ТУ 6-05-241-404-84
Связующие - ЭТФМ ТУ 1-596-36-82
Сначала для всех вариантов изготовили четыре пары металлических законцовок 1, 2, которые во всех случаях размещали на оправке 3 цехового изготовления и устанавливали вместе с ней в станок СНП-2. Зазор (расстояния от внешних краев дублирующих герметизирующих слоев 4, 5 до соответствующих внешних краев разделительного слоя 6) для всех вариантов составлял 5 мм при длине законцовки 120 мм и длинах А, Б наружных поверхностей законцовок 1, 2, перекрываемых сплошным дублирующим слоем 7 - 40 мм. После укладки сплошного герметизирующего слоя 7 во всех случаях производили намотку арматуры 8, пропитанной связующим, а затем проводили его отверждение в печи АРП-12 по известному режиму.Pipe specifications:
Conditional pressure, MPa - 7.5
Nominal pass, mm - 700
Weight, kg - 700
Ending material - Steel Art. 3 GOST 10705-91
The material of the main and backup sealing layers - Rubber 51-2058 TU 51-2058 TU 105180-88
Separation layer - T10-80 Fiberglass GOST 19170-73
Fittings - Glassgut RVMN TU 6-05-241-404-84
Binders - ETFM TU 1-596-36-82
First, for all the options, four pairs of metal tips 1, 2 were made, which in all cases were placed on the mandrel 3 of the workshop manufacture and installed together with it in the SNP-2 machine. The gap (the distance from the outer edges of the duplicate sealing layers 4, 5 to the corresponding outer edges of the separation layer 6) for all variants was 5 mm with a tip length of 120 mm and lengths A, B of the outer surfaces of the tips 1, 2, covered by a continuous duplicate layer 7 - 40 mm After laying the continuous sealing layer 7, in all cases, the reinforcement 8 impregnated with a binder was wound, and then it was cured in an ARP-12 furnace according to the known regime.

Варианты различались состоянием и обработкой герметизирующих слоев 4, 5, 7 и разделительного слоя 6.. The options differed in the state and processing of the sealing layers 4, 5, 7 and the separation layer 6 ..

Вариант 1. На поверхности А, Б законцовок 1, 2 укладывали невулканизованные дублирующие герметизирующие слои 4, 5, на них разделительный слой 6 в виде сухой стеклоткани, а на него - сплошной герметизирующий слой 7 из невулканизированной резины. Option 1. On the surface A, B of the tips 1, 2, unvulcanized duplicate sealing layers 4, 5 were laid, on them the separation layer 6 in the form of dry fiberglass, and on it - a continuous sealing layer 7 of unvulcanized rubber.

Вариант 2. Отличался от варианта 1 тем, что разделительный слой 6 перед укладкой покрывали антиадгезивными слоями 9, 10 в виде пленки из фторопласта Ф4 ГОСТ 24222-80. Option 2. It differed from option 1 in that the separation layer 6 was coated with anti-adhesive layers 9, 10 in the form of a fluoroplastic film F4 GOST 24222-80 before laying.

Вариант 3. Отличался от варианта 1 тем, что слои 4, 5 и 7 перед укладкой вулканизировали в пресс-форме цехового изготовления при температуре 160^oC, давлении 1,0 МПа в течение 1 ч, а на поверхности А, Б законцовок 1, 2 и на поверхности контакта слоев 4, 5 и 7 наносили клеевые слои 11, 12, соответственно, в виде пленочного клея ВК 32 ОСТ 92-0948-74, которые отверждали по режиму полимеризации связующего.Option 3. Differs from option 1 in that layers 4, 5 and 7 before laying were vulcanized in the mold of the workshop at a temperature of 160 ^o C, a pressure of 1.0 MPa for 1 h, and on the surface A, B ends 1 2 and adhesive layers 11, 12 were applied on the contact surface of layers 4, 5 and 7, respectively, in the form of VK 32 OST 92-0948-74 film glue, which were cured by the binder polymerization mode.

После изготовления все четыре трубы доводили до разрушения внутренним давлением в специальном гидростенде. After manufacturing, all four pipes were brought to fracture by internal pressure in a special hydrostand.

Испытания труб дали следующие результаты: вариант 1 - 16,5 МПа, вариант 2 - 21,0 МПа, вариант 3 - 18,0 МПа. Труба, изготовленная по способу-прототипу, выдержала 8,5 МПа. Трубы, изготовленные предлагаемым способом, показали более чем двухкратное превышение несущей способности над трубой, изготовленной по способу-прототипу. Pipe tests gave the following results: option 1 - 16.5 MPa, option 2 - 21.0 MPa, option 3 - 18.0 MPa. The pipe made by the prototype method withstood 8.5 MPa. Pipes manufactured by the proposed method showed a more than twofold excess of bearing capacity over a pipe made by the prototype method.

Предлагаемый способ позволяет увеличить несущую способность пластиковых труб за счет повышения герметичности соединения пластика и металлических законцовок и применять такие изделия в высоконагруженных трубопроводах. The proposed method allows to increase the bearing capacity of plastic pipes by increasing the tightness of the connection of plastic and metal endings and to use such products in highly loaded pipelines.

Claims

1. A method of manufacturing a plastic pipe, including installing metal endings in a winding device, laying at least one continuous sealing layer, for example rubber, winding reinforcement impregnated with a polymer binder on it, and curing when heated, characterized in that before laying a continuous sealing layer on the outer surfaces of the endings are placed not in contact with each other duplicate sealing layers, then a separation layer is applied to them with a gap relative to the outer edges, example, of fiberglass.

2. The method according to claim 1, characterized in that the gaps from the outer edges of the duplicate sealing layers to the corresponding edges of the separation layer are selected within more than 1 mm, but less than the length of the outer surface of the tip, overlapped by a continuous sealing layer.

3. The method according to claim 1, characterized in that the separation layer before laying is covered with a release agent, for example a fluoroplastic film.

4. The method according to claim 1, characterized in that the main and duplicate sealing layers before laying are vulcanized, and an adhesive composition is applied to parts of the outer surfaces of the tips and the surfaces of the sealing layers in contact with each other.