RU2186288C2

RU2186288C2 - Pipeline electric insulation monoblock

Info

Publication number: RU2186288C2
Application number: RU2000111789/06A
Authority: RU
Inventors: н Г.М. Данел; Г.М. Данелян; А.А. Ахвердов; В.М. Лаптев; Г.К. Гамаюнов; В.П. Пронин
Original assignee: Дочернее открытое акционерное общество "ВНИПИгаздобыча" ОАО "Газпром"
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2002-07-27

Abstract

FIELD: construction engineering; corrosion protection by electrically isolating pipelines. SUBSTANCE: pipeline insulating monoblock has group of load bearing members that take forces built up by internal pressure and external thrusts characteristic of actual operating conditions and also combination of insulating members that function to open electric circuits. EFFECT: enhanced reliability of pipeline. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электрохимической (катодной) защиты от коррозии трубопроводного транспорта и может быть использовано для электрического секционирования (разъединения) трубопроводов. The invention relates to the field of electrochemical (cathodic) corrosion protection of pipeline transport and can be used for electrical sectioning (separation) of pipelines.

Изолирующее разъединение может быть создано на основе стандартных фланцев с использованием изолирующих прокладок и втулок, обеспечивающих электрическое секционирование участков трубопроводов при выполнении определенной технологии их установки (Рекомендации по применению изолирующих фланцев на трубопроводах. М-ВНИИСТ. 1968). Insulating disconnection can be created on the basis of standard flanges using insulating gaskets and bushings that provide electrical sectioning of sections of pipelines when performing certain installation techniques (Recommendations on the use of insulating flanges on pipelines. M-VNIIST. 1968).

При относительной простоте и дешевизне традиционных конструкций, создаваемых на основе стандартных фланцев, не удается достигнуть требуемой эксплуатационной надежности, поскольку в процессе длительной эксплуатации имеет место ослабление крепежных элементов, меняющих под нагрузкой свои линейные размеры из-за высокого уровня напряжений в стержнях крепежных элементов, что ведет к разгерметизации соединения. With the relative simplicity and low cost of traditional designs based on standard flanges, it is not possible to achieve the required operational reliability, since during long-term operation there is a weakening of fasteners that change their linear dimensions under load due to the high level of stresses in the rods of the fasteners, which leads to depressurization of the connection.

Конструкция электроизолирующего фланца немецкой фирмы Rhelnaver Maschinen-und Armaturenbau GmbH (RMA) типа "IF" DN 56" RN SI 600 выполнена с использованием известного шпилечного соединения и электроизолирующих втулок, устанавливаемых под каждый крепежный элемент. The design of the electrically insulating flange of the German company Rhelnaver Maschinen-und Armaturenbau GmbH (RMA) of the type "IF" DN 56 "RN SI 600 is made using the known hairpin connection and electrically insulating sleeves installed under each mounting element.

В электроизолирующей муфте типа "IK" DN 1400 PN 80 той же фирмы предложено решение, исключающее использование крепежных элементов, при этом технология изготовления подобных муфт остается секретом производства фирмы RMA. An electrically insulating coupling type "IK" DN 1400 PN 80 of the same company proposed a solution that eliminates the use of fasteners, while the manufacturing technology of such couplings remains the secret of the production of RMA.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является комплект электроизолирующих вставок для трубопроводов с фланцами, разработанный ДОАО "ВНИПИгаздобыча" и защищенный патентом РФ 2078278, МПК 6 F 16 L 58/00 от 09.08.94. The closest in technical essence to the proposed solution is a set of insulating inserts for pipelines with flanges, developed by VNIPIgazdobycha DOAO and protected by RF patent 2078278, IPC 6 F 16 L 58/00 of 08/09/94.

Данный комплект содержит фланцы, стягиваемые болтами, и установленную между фланцами электроизолирующую вставку. This kit contains bolted flanges and an insulating insert installed between the flanges.

Электроизолирующая вставка выполнена в виде толстостенной стальной втулки с фланцеобразным выступом в средней части, снабженным удвоенным числом отверстий, в каждом из которых расположена электроизолирующая втулка. Вставка покрыта снаружи слоем электроизолирующей керамики, причем на торцах толстостенной стальной втулки размещены электроизолирующие прокладки. The insulating insert is made in the form of a thick-walled steel sleeve with a flange-like protrusion in the middle part, equipped with a double number of holes, in each of which an insulating sleeve is located. The insert is coated externally with a layer of electrically insulating ceramics, and electrically insulating gaskets are placed at the ends of a thick-walled steel sleeve.

Однако указанный комплект обладает всеми недостатками шпилечного соединения. However, this kit has all the disadvantages of a hairpin connection.

Задачей изобретения является создание бесшпилечного электроизолирующего фланцевого соединения полнозаводской готовности с использованием отечественных материалов и комплектующих. The objective of the invention is the creation of a wireless electrically insulating flange joints factory-ready with the use of domestic materials and components.

Указанная задача решается тем, что в моноблоке, содержащем силовую и электроизолирующую части, силовая часть выполнена в виде внешнего цилиндрического корпуса, к торцам которого приварены кольцевые уступы, а внутри внешнего корпуса коаксиально расположены утолщенные втулки, снабженные в местах сопряжения фланцеобразными выступами, и приваренные с другой стороны к переходным участкам трубопроводов, обеспечивающих монтаж моноблока на месте постоянной эксплуатации, а электроизолирующая часть представляет собой электроизолирующие элементы, помещенные на всех поверхностях фланцеобразных выступов, включая электроизолирующие диски, расположенные на обратных сторонах фланцеобразных выступов, причем в углублениях самих фланцеобразных выступов установлена электроизолирующая вставка в виде диэлектрического диска, несущего на своих торцовых поверхностях герметизирующие прокладки, утопленные в тело диска, кроме того, силовая часть включает в себя совокупность распорно-нажимных элементов, каждый из которых имеет два торцовых вкладыша, прилегающих своими скосами к скошенным под таким же углом поверхностям опорного клина, имеющего по оси резьбовое отверстие под болт, помещаемой в углублении кольцевого уступа на шайбе, под которую положено герметизирующее кольцо, а к поверхности одного из вкладышей прижата поверхность упорного сегмента, снабженного выступом, размещаемым в прорези цилиндрического корпуса, который обваривается сварным швом после затяжки болтов, с приложением тарированного усилия, обеспечивающего появление прижимающего усилия после приваривания к цилиндрическому корпусу двух кольцевых уступов. This problem is solved by the fact that in a monoblock containing power and electrical insulating parts, the power part is made in the form of an external cylindrical body, ring ledges are welded to the ends, and thickened bushings are provided coaxially inside the outer case, equipped with flange-like protrusions at the interface, and welded with on the other hand, to the transitional sections of pipelines that ensure the installation of a monoblock at the place of constant operation, and the electrically insulating part is electrically insulating ele The tapes are placed on all surfaces of the flange-like protrusions, including electrically insulating disks located on the backs of the flange-like protrusions, and in the recesses of the flange-like protrusions themselves, an electrically insulating insert is installed in the form of a dielectric disk carrying on its end surfaces sealing gaskets recessed into the disk body, in addition, the power part includes a set of spacer elements, each of which has two end inserts adjacent their bevels to the bevel at the same angle to the surfaces of the support wedge, which has an axis of a threaded hole for a bolt placed in the recess of the annular ledge on the washer, under which a sealing ring is laid, and the surface of the thrust segment provided with a protrusion placed in the slots of the cylindrical body is pressed against the surface of one of the inserts , which is fused with a weld after tightening the bolts, with the application of a calibrated force, which provides the appearance of a pressing force after welding to the cylindrical body of two ring ledges.

Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен общий вид моноблока электроизолирующего трубопроводного с представлением элементов конструкции, которые в готовом изделии скрыты под слоем внешней изоляции; на фиг.2 показано продольное сечение моноблока; на фиг.3 представлен распорно-нажимной элемент в аксонометрии. In FIG. 1 shows a general view of a monoblock of an electrically insulating pipeline with a representation of structural elements that are hidden under the layer of external insulation in the finished product; figure 2 shows a longitudinal section of a monoblock; figure 3 presents the spacer-push element in a perspective view.

Моноблок электроизолирующий трубопроводный включает в себя силовую часть - группу силовых несущих элементов, обеспечивающих восприятие усилий, создаваемых внутренним давлением и внешними нагрузками, характерными для реальных условий эксплуатации, и электролизирующую часть - совокупность электроизолирующих элементов, назначением которых является размыкание электрических цепей. A monoblock electrically insulating pipeline includes a power part - a group of power supporting elements that provide the perception of the forces created by internal pressure and external loads that are characteristic of real operating conditions, and an electrolysing part - a set of electrically insulating elements whose purpose is to open electrical circuits.

В состав группы силовых несущих элементов моноблока включен внешний цилиндрический корпус 1, к торцам которого привариваются кольцевые уступы 2 и 3. Кольцевой уступ 2 приваривается к корпусу 1 до монтажа, кольцевой уступ 3 приваривается к корпусу 1 на заключительной стадии операции монтажа готового изделия. An external cylindrical body 1 is included in the group of power supporting elements of the monoblock, the annular ledges 2 and 3 are welded to the ends of it. An annular ledge 2 is welded to the housing 1 before installation, an annular ledge 3 is welded to the housing 1 at the final stage of the installation of the finished product.

Внутри корпуса 1 расположены утолщенные втулки 4 и 5, снабженные в местах сопряжения фланцеобразными выступами соответственно 6 и 7. Inside the housing 1 are thickened bushings 4 and 5, provided at the interface with flange-like protrusions 6 and 7, respectively.

К утолщенным втулкам 4 и 5 приварены переходные участки трубопроводов 8 и 9, обеспечивающие монтаж моноблока на месте постоянной эксплуатации. To the thickened bushings 4 and 5, transitional sections of pipelines 8 and 9 are welded, which ensure the installation of a monoblock at the place of constant operation.

На внешних от места сопряжения друг с другом сторонах выступов 6 и 7 установлены электроизолирующие диски 10 и 11, а на внутренних сторонах - тонкие электроизолирующие кольца 12 и 13. Наружная цилиндрическая поверхность выступов 6 и 7 электроизолирована листовыми прокладками 14 и 15. Electrically insulating discs 10 and 11 are installed on the sides of the protrusions 6 and 7 that are external to the interface with each other, and thin electrically insulating rings 12 and 13 are installed on the inner sides. The outer cylindrical surface of the protrusions 6 and 7 is electrically insulated with sheet gaskets 14 and 15.

На сборку элементы 4, 6, 8 и 5, 7, 9 поставляются в электрозащищенном исполнении, а внешняя сторона дисков 10-11 обеспечивает центрацию внутри полости корпуса 1 элементов в сборе. For assembly, elements 4, 6, 8 and 5, 7, 9 are supplied in an electrically protected version, and the outer side of the disks 10-11 provides centering inside the cavity of the housing 1 of the assembled elements.

В углублениях фланцеобразных выступов 6 и 7 расположена электроизолирующая вставка в виде диэлектрического диска 16, несущего на своих торцовых поверхностях герметизирующие прокладки 17, 18, утопленные в тело диска. An electric insulating insert in the form of a dielectric disk 16 is located in the recesses of the flange-like protrusions 6 and 7, which carries sealing gaskets 17, 18 recessed into the body of the disk on its end surfaces.

Между торцами выступов 6 и 7 над диском 16 установлено кольцевое уплотнение 19, выполненное из электроизолирующего пористого материала, что исключает возможность замыкания электрических цепей влагой, попавшей каким-либо образом во внутренние полости моноблока. Between the ends of the protrusions 6 and 7 above the disk 16, an annular seal 19 is installed, made of an electrically insulating porous material, which eliminates the possibility of electrical circuits being closed by moisture that has somehow got into the internal cavities of the monoblock.

Неотъемлемой частью внешнего цилиндрического корпуса являются распорно-нажимные элементы, представленные на фиг.3. Они обеспечивают равномерность сжатия фланцеобразных выступов 6 и 7 с необходимым усилием в момент монтажа в заводских условиях и в течение всего срока эксплуатации. An integral part of the outer cylindrical body are spacer-push elements shown in Fig.3. They provide uniform compression of the flange-like protrusions 6 and 7 with the necessary force at the time of installation in the factory and throughout the entire life cycle.

Распорно-нажимной элемент включает в себя два торцовых вкладыша 20 и 21, прилегающих своими скосами к скошенным под таким же углом поверхностям опорного клина 22, имеющей по оси резьбовое отверстие под болт 23. К поверхности одного из вкладышей прижата поверхность упорного сегмента 24, снабженного выступом 25, размещаемым в прорези корпуса до его внешней образующей. The spacer-pressure element includes two end inserts 20 and 21, adjacent with their bevels to the surfaces of the support wedge 22, beveled at the same angle, having an axially threaded hole for the bolt 23. The surface of the stop segment 24 provided with a protrusion is pressed against the surface of one of the inserts 25, placed in the slot of the housing to its outer generatrix.

В качестве вспомогательного монтажного элемента использованы две боковые накладки 26 (на фиг.3 показана лишь одна), для закрепления которых использованы винты 27. As an auxiliary mounting element, two side plates 26 were used (only one is shown in Fig. 3), for fixing which screws 27 were used.

Плоское металлическое кольцо 28 позволяет осреднить усилие, прикладываемое к диску 11 совокупностью распорно-нажимных элементов, расположенных по окружности. A flat metal ring 28 allows you to average the force exerted on the disk 11 by a set of spacer elements located around the circumference.

На торцах моноблока расположены электроизолирующие диски 29 и 30. Таким образом обеспечивается внешнее электрическое разъединение элементов, помещенных внутри корпуса 1 от самого корпуса 1. At the ends of the monoblock are electrically insulating disks 29 and 30. Thus, an external electrical separation of the elements placed inside the housing 1 from the housing 1 itself is ensured.

Для герметизации отверстий под болты 23 используются резиновые кольца 32, установленные под шайбами 33. To seal the holes for the bolts 23, rubber rings 32 are used mounted under the washers 33.

Внутренние полости моноблока заливаются с торцев герметиком, защищаемым от воздействия природных факторов дисками 29 и 30. The internal cavity of the monoblock is poured from the ends with a sealant that is protected from natural factors by disks 29 and 30.

Моноблок электроизолирующий трубопроводный используется следующим образом. Monoblock electrical insulating pipe is used as follows.

На месте постоянной эксплуатации моноблок полнозаводской готовности вваривается в трубопровод за счет выполнения сварного шва на переходных участках трубопроводов 8 и 9. Как представлено на фиг 2, непрерывная электроизолирующая перемычка, электрически разъединяющая корпус 1 с уступами 2 и 3 от переходных участков трубопроводов 8 и 9, толстостенных втулок 4 и 5 и фланцеобразных выступов 6 и 7, включает в свой состав следующие неметаллические элементы: диск 29, заливка герметиком, диск 10, листовой материал 14, кольцо 12, уплотнение 19, листовой материал 15, диск 11, заливка герметиком, диск 30. Сварочный шов, включенный в состав элементов размерной цепи, при своем охлаждении дает отклонения в пределах, соответствующих ГОСТу. At the place of constant operation, a monoblock of full factory readiness is welded into the pipeline by performing a weld at the transitional sections of pipelines 8 and 9. As shown in FIG. 2, a continuous electrically insulating jumper electrically disconnecting the housing 1 with ledges 2 and 3 from the transitional sections of pipelines 8 and 9, thick-walled bushings 4 and 5 and flange-shaped protrusions 6 and 7, includes the following non-metallic elements: disk 29, sealant, disk 10, sheet material 14, ring 12, seal 19, sheet material al 15, disk 11, filling with sealant, disk 30. The welding seam included in the elements of the dimensional chain, when cooled, gives deviations within the limits corresponding to GOST.

Устранение этого явления достигается за счет применения совокупности распорно-нажимных элементов, расположенных равномерно по всей окружности корпуса 1, в составе которых использованы болты 23. The elimination of this phenomenon is achieved through the use of a combination of spacer-pressure elements located evenly around the entire circumference of the housing 1, the composition of which used bolts 23.

После приваривания кольцевого уступа 3 в заводских условиях осуществляется затягивание болтов 23 с приложением тарированного усилия, воспроизводя условия шпилечного соединения. Причем конечные результаты затяжки гарантированы независимо от исходного состояния размерных цепей, образованных соединяемыми элементами, испытывающими влияние температуры сварного шва. After welding the annular ledge 3 in the factory, the bolts 23 are tightened with the application of a calibrated force, reproducing the conditions of the hairpin connection. Moreover, the final results of the tightening are guaranteed regardless of the initial state of the dimensional chains formed by the connected elements experiencing the influence of the temperature of the weld.

Для исключения возможности последующего удлинения крепежных элементов 23 в процессе эксплуатации обваривают все выступы 25, обеспечивая жесткое соединение корпуса 1 с упорными сегментами 24 в единое целое. To exclude the possibility of subsequent extension of the fastening elements 23 during operation, all the protrusions 25 are scalded, providing a rigid connection of the housing 1 with the thrust segments 24 into a single unit.

Испытание моноблока на герметичность производят после затяжки болтов 23 и после выполнения сварного шва на выступах 25. The tightness test of the monoblock is carried out after tightening the bolts 23 and after performing the weld on the protrusions 25.

В результате этого фланцеобразные выступы 6 и 7 оказываются помещенными между сплошной поверхностью кольцевого уступа 3 и совокупностью упорных сегментов 24, не имеющих возможности изменять свое положение при долговременной эксплуатации в связи со значительным поперечным сечением каждого из сегментов 24 и определяемым этим обстоятельством низким уровнем напряжений. Это способствует увеличению срока эксплуатации моноблока. As a result, the flange-like protrusions 6 and 7 are placed between the continuous surface of the annular ledge 3 and the set of thrust segments 24, which are not able to change their position during long-term operation due to the significant cross-section of each of the segments 24 and the low voltage level determined by this circumstance. This helps to increase the life of the monoblock.

Фиксирование при помощи сварного шва, выполняемого между корпусом 1 и уступом 2, осуществляется в условиях их сжатия внешним расчетным усилием. Fixing using a weld, performed between the housing 1 and the ledge 2, is carried out under conditions of compression by an external design force.

После затягивания по традиционной схеме всех болтов, размещенных в уступе 2, изделие подвергается испытательному давлению, подтверждающему возможность его эксплуатации. After tightening according to the traditional scheme of all the bolts placed in the ledge 2, the product is subjected to test pressure, confirming the possibility of its operation.

Использование стандартных крепежных элементов обеспечивает равномерность сжатия герметизирующих прокладок 17, 18 по всему периметру с одновременным обеспечением расчетной величины требуемой степени сжатия. The use of standard fasteners ensures uniform compression of the sealing gaskets 17, 18 around the entire perimeter while providing a calculated value of the required compression ratio.

Величина допустимой внешней нагрузки на моноблок определяется по результатам испытаний изделий, входящих в установочную серию. The value of the permissible external load on the candy bar is determined by the test results of products included in the installation series.

К числу преимуществ предложенного технического решения следует отнести:
- возможность сохранения надежного электрического разъединения участков трубопровода в течение 20-25 лет независимо от того, на воздухе размещено фланцевое соединение, под землей или под водой;
- высокие прочностные характеристики моноблока в сборе, что позволяет размещать его на трубопроводе без применения дополнительных разгрузочных устройств в виде мертвых опор и т.п.;
- малую чувствительность к внешним ударным нагрузкам, сопровождающим процесс транспортировки на место постоянной эксплуатации, и сборочные операции в полевых условиях;
- нечувствительность к локальным повреждениям внешнего слоя изоляции на корпусе моноблока;
- наличие внутреннего и внешнего контуров электрического размыкания с размещением электроизолирующих элементов на торцах моноблока;
- надежную герметизацию стыка за счет использования эластичных элементов, которые при плотном прижатии обладают герметизирующими свойствами.The advantages of the proposed technical solution include:
- the ability to maintain reliable electrical disconnection of sections of the pipeline for 20-25 years, regardless of whether a flange connection is placed in the air, underground or under water;
- high strength characteristics of the monoblock assembly, which allows you to place it on the pipeline without the use of additional unloading devices in the form of dead supports, etc .;
- low sensitivity to external shock loads accompanying the process of transportation to the place of constant operation, and assembly operations in the field;
- insensitivity to local damage to the outer insulation layer on the body of the monoblock;
- the presence of internal and external circuits of electrical opening with the placement of electrical insulating elements at the ends of the monoblock;
- reliable joint sealing due to the use of elastic elements, which, when pressed tightly, have sealing properties.

Claims

1. Monoblock electrically insulating piping, containing the power part in the form of flange-like protrusions, pulled together by standard fasteners, and an electrically insulating part installed between them, characterized in that the power part is made in the form of an external cylindrical body, ring ledges are welded to its ends, and inside the outer case thickened sleeves are coaxially located, provided at the interface with flange-like protrusions, and welded on the other hand to the transitional sections of the pipelines, both printing the monoblock installation at the place of constant operation, and the electrically insulating part is electrically insulating elements placed on all surfaces of the flange-like protrusions, including electrically insulating disks located on the reverse sides of the flange-like protrusions, and an electrically insulating insert in the form of a dielectric disk supporting their end surfaces are gaskets recessed into the body of the disk, in addition, the power part includes it includes a set of spacer-pressure elements, each of which has two end inserts adjacent with their bevels to the surfaces of the support wedge, beveled at the same angle, having an axially threaded hole for a bolt placed in the recess of the annular ledge on the washer, under which the sealing ring, and to the surface of one of the liners the surface of the thrust segment is pressed, provided with a protrusion placed in the slots of the cylindrical body, which is welded by a weld after tightening the bolts, with eat bagged efforts, providing the appearance of downforce after welding to the cylindrical body two annular ledges.

2. Monoblock electrically insulating piping according to claim 1, characterized in that at its ends there are electrically insulating disks that form the external circuit of the opening of electrical circuits in conjunction with the insulation applied to the outer surface of the monoblock.

3. Monoblock electrically insulating piping according to claim 1, characterized in that its internal cavities are filled with sealant at the ends, which in turn is protected from environmental factors by electrically insulating disks fixed to the end of the monoblock.