RU2111404C1 - Method of manufacture of unit for connecting metal pipes - Google Patents
Method of manufacture of unit for connecting metal pipes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2111404C1 RU2111404C1 RU95118241A RU95118241A RU2111404C1 RU 2111404 C1 RU2111404 C1 RU 2111404C1 RU 95118241 A RU95118241 A RU 95118241A RU 95118241 A RU95118241 A RU 95118241A RU 2111404 C1 RU2111404 C1 RU 2111404C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- longitudinal
- tips
- layers
- manufacture
- reinforcing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области изготовления труб, а именно узлов их соединения, и может быть использовано при изготовлении электроизолирующих компенсационных и других вставок из композиционных материалов для защиты от коррозии, вибраций, компенсации температурных перемещений в нефте- и газопроводах, тепловых сетях, линиях транспортировки агрессивных сред и т.д. The invention relates to the field of manufacture of pipes, namely, nodes of their connection, and can be used in the manufacture of electrical insulating compensation and other inserts from composite materials to protect against corrosion, vibration, compensation of temperature movements in oil and gas pipelines, heating networks, lines of transportation of aggressive media etc.
Известен способ изготовления металлических труб [1], включающий изготовление двух металлических законцовок с буртами на наружных поверхностях, установку законцовок на оправку соосно друг другу, укладку армирующего неметаллического наполнителя, например стеклонитей, пропитанных полимерным связующим, с охватом буртов. A known method of manufacturing metal pipes [1], including the manufacture of two metal endings with collars on the outer surfaces, installing the endings on the mandrel coaxially with each other, laying reinforcing non-metallic filler, such as glass fibers impregnated with a polymer binder, with the coverage of the collars.
Данный способ не может быть применен в трубопроводах, работающих при высоких давлениях, т.к. при их эксплуатации на границах стеклопластик - бурт возникают высокие, превышающие предел прочности стеклопластика на смятие напряжения. Увеличение площади поверхности бурта, граничащей со стеклопластиком, приводит в свою очередь к высоким изгибным напряжением в его теле, а также не позволяет использовать рациональный способ изготовления законцовки: приварку к наружной поверхности трубы завальцованных профилей, т.к. вальцовка профилей ограничена по высоте (12 мм для трубы с радиусом 350 мм). This method cannot be applied in pipelines operating at high pressures, because when they are used at the fiberglass-shoulder edges, high ones arise that exceed the tensile strength of fiberglass plastic. The increase in the surface area of the collar, bordering fiberglass, in turn leads to high bending stresses in its body, and also does not allow the use of a rational method of manufacturing the tip: welding of rolled profiles to the outer surface of the pipe, because profile rolling is limited in height (12 mm for a pipe with a radius of 350 mm).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ изготовления узла соединения металлических труб [2]. Closest to the technical nature of the claimed is a method of manufacturing a node for the connection of metal pipes [2].
Способ включает изготовление двух металлических законцовок с образованием на наружной поверхности каждой из них не менее двух буртов, установку заготовок на оправку соосно с зазором друг к другу и укладку на них с охватом буртов продольных и/или спиральных слоев однонаправлено армирующего диэлектрика, например стеклонитей, пропитанных полимерным связующим. The method includes the manufacture of two metal tips with the formation on the outer surface of each of them at least two shoulders, the installation of blanks on the mandrel coaxially with a gap to each other and laying on them with the shoulders of the longitudinal and / or spiral layers unidirectionally reinforcing dielectric, for example glass fibers impregnated polymer binder.
Данный способ позволяет несколько повысить уровень рабочего давления изготавливаемых узлов соединения вследствие снижения уровня контактных напряжений за счет увеличения площади контакта стеклопластик - материал бурта за счет увеличения количества последних при заданной строительной высоте. This method allows you to slightly increase the level of the working pressure of the manufactured joint nodes due to a decrease in the level of contact stresses due to an increase in the contact area of fiberglass-material collar due to an increase in the number of the latter at a given building height.
Вместе с тем способ не позволяет использовать такие узлы соединения в трубопроводах высокого давления, например магистральных газопроводах (Pу = 5,0 - 9,0 МПа), т.к. увеличение количества имеет ограничение, вытекающее из экспоненциального закона распределения продольных напряжений и деформаций в продольных и спиральных слоях стеклопластика, охватывающего бурты. Это объясняется тем, что по мере удаления буртов от торцов заготовок продольные нагрузки в слоях измеряются от Nmax и стремятся к 0, поэтому увеличение количества буртов свыше 4-5 не имеет смысла вследствие малости влияния на величину рабочего давления.However, the method does not allow the use of such connection nodes in high pressure pipelines, for example gas pipelines (P y = 5.0 - 9.0 MPa), because the increase in quantity has a limitation arising from the exponential law of the distribution of longitudinal stresses and strains in the longitudinal and spiral layers of fiberglass, covering the shoulders. This is explained by the fact that as the shoulders move away from the ends of the workpieces, the longitudinal loads in the layers are measured from N max and tend to 0, therefore, an increase in the number of shoulders over 4-5 does not make sense due to the small influence on the working pressure.
Заявляемый способ позволяет повысить уровень рабочего давления изготавливаемого узла соединения за счет перераспределения нагрузки между продольными слоями и создания в них равномерных напряжений и деформаций. Это достигается тем, что в известном способе изготовления узла соединения металлических труб, включающем изготовление двух металлических законцовок с образованием на наружной поверхности каждой из них не менее двух буртов, установку законцовок соосно, с зазором между ними и укладку на них с охватом наружных и боковых поверхностей, противолежащих смежным торцам заготовок буртов продольных и/или спиральных слоев армирующего диэлектрика, например стеклонитей, пропитанных полимерным связующим, продольные и/или спиральные слои укладывают с переменным, увеличивающимся по мере удаления от наружных поверхностей законцовок натяжением и/или модулем упругости однонаправленного материала и/или уменьшающимся в том же направлении углом армирования. The inventive method allows to increase the level of the working pressure of the manufactured connection node due to the redistribution of the load between the longitudinal layers and the creation of uniform stresses and strains in them. This is achieved by the fact that in the known method of manufacturing a node for connecting metal pipes, including the manufacture of two metal ends with the formation on the outer surface of each of them at least two shoulders, the installation of the ends coaxially with a gap between them and laying on them with the coverage of the outer and side surfaces opposite to the adjacent ends of the workpiece collars of the longitudinal and / or spiral layers of a reinforcing dielectric, for example glass fibers impregnated with a polymer binder, the longitudinal and / or spiral layers are laid with a variable that increases as the distance from the outer surfaces of the tips is increased by the tension and / or modulus of elasticity of the unidirectional material and / or decreases in the same direction the reinforcement angle.
Укладка продольных и/или спиральных слоев армирующего однонаправленного диэлектрика с переменным, увеличивающимся по мере удаления от наружных поверхностей законцовок натяжением позволяет перераспределить нагрузки и сделать равномерными напряжения при нагружении в процессе эксплуатации вследствие создания рационального уровня первоначальных технологических напряжений в каждом слое. Laying the longitudinal and / or spiral layers of a unidirectional reinforcing dielectric with a variable that increases with tension as the distance from the outer surfaces of the endings increases, makes it possible to redistribute the loads and make stresses even during loading during operation due to the creation of a rational level of initial technological stresses in each layer.
Укладка продольных и/или спиральных слоев армирующего однонаправленного диэлектрика с переменным, увеличивающимся по мере удаления от наружных поверхностей законцовок модулем упругости однонаправленного материала также позволяет перераспределить нагрузки и сделать равномерными напряжения при нагружении узла соединения в процессе эксплуатации путем применения в каждом или группах соседних различных материалов, отличающихся по модулю упругости в направлении армирования. Laying the longitudinal and / or spiral layers of a reinforcing unidirectional dielectric with a variable that increases as the elastic modulus of the unidirectional material moves away from the outer surfaces of the tips also makes it possible to redistribute the loads and make the stresses even when loading the joint during operation by using different materials in each or group of adjacent differing in modulus of elasticity in the direction of reinforcement.
Укладка спиральных слоев с переменным, уменьшающимся по мере удаления от наружных поверхностей законцовок углом армирования также позволяет перераспределить нагрузки, сделать равномерными напряжения при нагружении соединения в процессе эксплуатации путем создания в каждом слое требуемой жесткости в осевом направлении. Laying of spiral layers with a variable, decreasing as the angle of reinforcement decreases from the outer surfaces of the tips, also allows you to redistribute the load, make the stress even when loading the joint during operation by creating the required axial stiffness in each layer.
Во всех случаях менее жесткие слои охватывают бурты, прилегающие к торцам заготовок, обращенных друг к другу, а более жесткие - бурты, находящиеся на максимальном удалении от этих торцов. Это позволяет обеспечить повременное подключение всех продольных и/или спиральных слоев в работу при полной реализации прочностных характеристик. In all cases, less rigid layers cover the collars adjacent to the ends of the workpieces facing each other, and more rigid layers cover collars located at a maximum distance from these ends. This allows you to provide a time-based connection of all longitudinal and / or spiral layers in the work with the full implementation of the strength characteristics.
На фиг. 1 изображен общий вид узла соединения металлических труб на оправке в разрезе; на фиг. 2 - графики распределения напряжений по продольным и/или спиральным слоям. In FIG. 1 shows a General view in section of the connection of metal pipes on the mandrel in the context; in FIG. 2 - graphs of the distribution of stresses along the longitudinal and / or spiral layers.
Способ осуществляется следующим образом. Изготавливают две металлические законцовки 1 и 2 путем приварки к трубам завальцованных под их наружный радиус трапецеидальных металлических профилей 3, 4, 5 и 6, 7, 8 соответственно. Материал труб и профилей ст. 3 ГОСТ 10705-91. На наружной поверхности заготовок 1, 2 протачивают кольцевые канавки 9 и 10 и устанавливают герметизирующие кольца 11, 12. Затем законцовки 1, 2 устанавливают на оправку 13 соосно, выдерживая зазор 6 между их смежными торцами 14 и 15. После этого в зазор 6, пространство между прилежащими к смежным торцам 14, 15 законцовок, устанавливают заранее отформованный герметизирующий элемент 16 из резины 51-2058 ТУ 105180-88. Затем оправку с законцовками устанавливают в станок марки СНП-2 и производят укладку намоткой продольного и/или спирального слоя 17 с охватом наружных и боковых, противолежащих торцами 14, 15, буртов 3, 6 законцовок 1, 2 соответственно. После этого - пространства между боковыми поверхностями буртов 3, 4 и 6, 7. The method is as follows. Two
Затем производят укладку намоткой продольного и/или спирального слоя 20 с охватом наружных и боковых, противолежащих торцами 14, 15 буртов 18, 19 соответственно. После чего пространства между боковыми поверхностями буртов 4, 5 и 7, 8 заполняют концевыми слоями 21 и 22 соответственно. Затем производят укладку намоткой спирального или продольного слоя 23, после чего формируют окончательный наружный профиль узла соединения намоткой кольцевых слоев 24. Then, laying is carried out by winding the longitudinal and / or
Во всех случаях однонаправленный армирующий наполнитель слоев 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 пропитывают в процессе прохождения нитетракта станка СНП-2 полимерным связующим ЭТФМ ТУ 1-596-36-82. После формирования наружной поверхности узла производят полимеризацию этого связующего по известному режиму:
- подъем температуры в печи до 90oC в течение 2,5+0,5 ч;
- выдержка при 90±5oC в течение 3+0,5 ч;
- подъем температуры до 120oC за 1,5+0,5 ч;
- выдержка при 120±5oC в течение 4+0,5 ч;
- подъем температуры до 150oC за 1,5+0,5 ч;
- выдержка при 150±5oC в течение 6+0,5 ч;
- подъем температуры до 170oC за 1+0,5 ч;
- выдержка при 170±5oC в течение 8+0,5 ч;
- охлаждение до температуры 70oC при закрытых дверях печи, дальнейшее охлаждение свободное.In all cases, the unidirectional reinforcing filler of
- raising the temperature in the furnace to 90 o C for 2.5 +0.5 hours;
- exposure at 90 ± 5 o C for 3 +0.5 hours;
- temperature rise to 120 o C for 1.5 +0.5 hours;
- exposure at 120 ± 5 o C for 4 +0.5 hours;
- rise in temperature to 150 o C for 1.5 +0.5 hours;
- exposure at 150 ± 5 o C for 6 +0.5 hours;
- temperature rise to 170 o C for 1 +0.5 hours;
- exposure at 170 ± 5 o C for 8 +0.5 hours;
- cooling to a temperature of 70 o C with the furnace doors closed, further cooling is free.
В кольцевых слоях 18, 19, 21, 22 во всех случаях в качестве армирующего материала применяют стекложгут РВМН ТУ 6-05-241-404-84. Технологическое натяжение, углы армирования и материалы (модуль упругости) продольных или спиральных слоев 17, 20, 23 могут быть различными. Ниже приводятся возможные варианты. In the annular layers 18, 19, 21, 22 in all cases, the fiberglass RVMN TU 6-05-241-404-84 is used as a reinforcing material. Technological tension, reinforcement angles and materials (elastic modulus) of the longitudinal or
Вариант 1. Слои 17, 20, 23 - продольные (угол армирования 0o) на основе стекложгута РВМН ТУ 6-05-241-404-84; слои 17, 20, 23 укладывают с переменным, увеличивающимся по мере удаления от наружной поверхности законцовки натяжением.
Вариант 2. Слои 17, 20, 23 - спиральные на основе стекложгута РВМН ТУ 6-05-241-404-84; указанные слои укладывают намоткой с равным для каждого слоя натяжением, но с переменным, уменьшающимся по мере удаления от наружной поверхности законцовок углом армирования.
Вариант 3. Слои 17, 20, 23 - продольные, их укладывают с постоянным технологическим натяжением, при этом слой 17 выполнен на основе стекложгута РВМН ТУ 6-05-241-404-84 (модуль упругости 5•104 МПа), слой 23 - на основе органожгута "Армос" ТУ 6-06-31-581-87 (модуль упругости 11,5•104 МПа), слои 20 на основе органожгута СВМ ТУ 6-06-31-502-85 (модуль упругости 9•104 МПа). Другими словами, при укладке увеличивают по мере удаления от наружной поверхности законцовок модуль упругости однонаправленного материала.Option 3.
Предлагаемым способом изготавливали три узла соединения металлических труб, которые использовали в качестве электроизолирующих, являющихся элементами катодной защиты магистрального газопровода высокого давления. Вставки отличались величинами технологических натяжений и углами укладки продольных или спиральных слоев. Кроме того, для этих слоев применяли армирующие диэлектрики, обладающие различными модулями упругости. The proposed method produced three nodes of the connection of metal pipes, which were used as electrically insulating, which are elements of the cathodic protection of a high-pressure main gas pipeline. The inserts differed in the values of the technological tension and the laying angles of the longitudinal or spiral layers. In addition, reinforcing dielectrics with different elastic moduli were used for these layers.
Техническая характеристика узла соединения:
Условное давление, МПа - 7,5
Условный проход, мм - 700
Длина, мм - 1200
Вес, кг - 700
Электрическое сопротивление, МОм - 5,0
Материал законцовок - Сталь ст. 3
Связующие - ЭТФМ ТУ 1-596-36-82
Материал кольцевых слоев - РВМН ТУ 6-05-241-404-84
Сначала изготовили для всех вариантов три пары металлических закладных элементов 1, 2 путем приварки к наружной поверхности труб по три отвальцованных трапециедальных профиля 3, 4, 5 и 6, 7, 8 соответственно. Профили отвальцевали под наружный радиус (мм) труб. Прорезали кольцевые канавки 9, 10 глубиной 10 мм. Затем отформовали для каждого варианта три герметизирующих элемента 16 и три пары уплотнительных колец (D=11 мм) 11, 12 из резины 51-2058 ТУ 105180-88. После чего на оправку цехового изготовления 13 устанавливали (во всех случаях) герметизирующий элемент 16 и законцовки 1, 2 с размещенными в канавках 9, 10 уплотнительными кольцами 11, 12. Законцовки 1, 2 устанавливали на оправку 13 соосно, выдерживая между смежными торцами 14, 15 зазор σ=12 мм, выбранный из условия обеспечения электрического сопротивления R 5 МОм. Узел соединения N 1 изготавливали по варианту 1, при этом первый продольный слой укладывали с натяжением 5 кг/жгут, второй продольный слой - 6 кг/жгут, третий - 7 кг/жгут.Technical characteristics of the connection node:
Conditional pressure, MPa - 7.5
Nominal pass, mm - 700
Length, mm - 1200
Weight, kg - 700
Electrical resistance, MΩ - 5.0
Ending material - Steel Art. 3
Binders - ETFM TU 1-596-36-82
The material of the annular layers - RVMN TU 6-05-241-404-84
First, three pairs of metal embedded
Узел соединения N 2 изготавливали в соответствии с вариантом 2, при этом первый слой укладывали с углом армирования 15o, второй слой - 10o и третий - 5o. Узел соединения N 3 изготавливали в соответствии с вариантом 3.The
После формирования наружной поверхности узла соединения изделие поместили в аэродинамическую печь и провели режим полимеризации по режиму, указанному выше. После проведения режима оправку удаляли и проводили пневмоиспытания на герметичность и гидроиспытания до разрушения. Все узлы показали требуемую герметичность при расчетном давлении 20,0 МПа. Узлы соединений разрушались при следующих давлениях: 21,2; 20,5; 23,4 МПа - первый, второй и третий варианты соответственно. After forming the outer surface of the connection node, the product was placed in an aerodynamic furnace and the polymerization mode was carried out according to the mode indicated above. After the regime, the mandrel was removed and pneumatic tests were carried out for tightness and hydraulic tests until destruction. All nodes showed the required tightness at a design pressure of 20.0 MPa. The nodes of the joints were destroyed at the following pressures: 21.2; 20.5; 23.4 MPa - the first, second and third options, respectively.
При проектировании расчетным путем определялись осевые напряжения, возникающие в продольных и/или спиральных слоях 17, 20, 23 для способа-прототипа и трех вариантов реализации предлагаемого способа. Результаты расчетов приведены на фиг. 2. Здесь кривая 25 принадлежит способу-прототипу, кривые 26, 27, 28 - варианты 1, 2, 3 предлагаемого способа соответственно. Из диаграммы видно, что все три варианта позволяют перераспределить нагрузки между слоями и сделать напряжения равномерными, а главное уменьшить их, что позволяет увеличить рабочее давление, если это необходимо, либо уменьшить количество материала при заданном рабочем давлении. When designing by calculation, the axial stresses arising in the longitudinal and / or spiral layers 17, 20, 23 were determined for the prototype method and three options for implementing the proposed method. The calculation results are shown in FIG. 2. Here,
От требований, предъявляемых к узлу соединения, определяемых условиями эксплуатации трубопровода, а также возможностей конкретного производства зависит и правильность выбора реализации заявляемого способа. Так, вариант 1 обладает высокой несущей способностью, достаточно дешевле, но он может быть реализован только на станках, где есть устройство для продольной укладки. Вариант 2 может быть реализован на любом станке для спиральной намотки, но отклонение угла армирования от меридиана несколько снижает несущую способность. Вариант 3 обладает максимальной несущей способностью за счет применения более прочных и жестких материалов, но это, а также время, затрачиваемое на переналадку нитетракта при замене материала, приводит к увеличению цены, что оправдано при использовании таких узлов соединения на наиболее ответственных и нагруженных участках трубопроводов. From the requirements for the connection node, determined by the operating conditions of the pipeline, as well as the capabilities of a particular production depends on the correct choice of implementation of the proposed method. So,
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95118241A RU2111404C1 (en) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Method of manufacture of unit for connecting metal pipes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95118241A RU2111404C1 (en) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Method of manufacture of unit for connecting metal pipes |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95118241A RU95118241A (en) | 1997-12-20 |
RU2111404C1 true RU2111404C1 (en) | 1998-05-20 |
Family
ID=20173209
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95118241A RU2111404C1 (en) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Method of manufacture of unit for connecting metal pipes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2111404C1 (en) |
-
1995
- 1995-10-26 RU RU95118241A patent/RU2111404C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1407243B1 (en) | A method of mounting a sensor arrangement in a tubular member, and use of the method | |
US5435867A (en) | Method of manufacturing a flexible tubular structure | |
EP0625251B1 (en) | Pipe construction | |
US6604550B2 (en) | Composite spoolable tube | |
US10451206B2 (en) | Connection end-piece of a flexible pipe for transporting fluid and associated method | |
US4780574A (en) | Lead sheathed power cable | |
US5275209A (en) | Hose including an aluminum alloy | |
US7662251B2 (en) | Method of manufacturing composite riser | |
US6401760B2 (en) | Subsea flexible pipe of long length and modular structure | |
WO2015050428A1 (en) | Stand-off clamp for pipeline repair | |
WO2001035013A1 (en) | Flexible pipe and method of manufacturing same | |
US3667817A (en) | Drill pipe with wear sleeve | |
FI85538C (en) | SPECIELLT FOER TRANSPORT AV KYL- ELLER KOELDVAETSKOR ANVAENDBART FLEXIBELT ROER. | |
RU2111404C1 (en) | Method of manufacture of unit for connecting metal pipes | |
US6283160B1 (en) | Flexible pipe with windings of insulating strip and spiralling machine intended for manufacturing it | |
KR20150093761A (en) | Bearing | |
RU2778197C1 (en) | Flexible tubing | |
CN113423919B (en) | Tunnel lining segment composed of reinforced concrete | |
RU6215U1 (en) | UNCOMPENSATOR PIPELINE | |
RU2731980C2 (en) | Flexible pipe and flexible pipe end connection | |
RU177704U1 (en) | HIGH-PRESSURE POLYMERIC REINFORCED PIPE | |
RU2119114C1 (en) | Method of manufacture of insulating insert | |
CN101581390B (en) | High-pressure hydraulic reinforced hose | |
RU2469237C2 (en) | Method of permanent coupling connection of pipes | |
CA2286956A1 (en) | Steel-composite pipe apparatus and method of manufacturing same |