RU2384787C1

RU2384787C1 - Procedure for pipe connection

Info

Publication number: RU2384787C1
Application number: RU2008144277/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Петрович Сидоров (RU); Владимир Петрович Сидоров; Юрий Васильевич Казаков (RU); Юрий Васильевич Казаков
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2010-03-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention refers to connection of pipes at construction of mains. Ends of pipes are butted and welded. A strengthening coupling is attached to the butt by winding a thin band. There is used a band of isosceles triangle shape. The end of band is welded to surface of pipes by partial weld penetration. Further the band is wound on the butt of pipes with tension. During band winding the first layer of the band is welded to surface of connected pipes with partial weld penetration, while successive layers are welded to each other with spiral seams.

EFFECT: simplification of design, increased strength and reduced labour intensiveness of pipe butt fabrication.

5 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемый способ относится к строительному производству и к машиностроению и может быть применен, например, при строительстве магистральных трубопроводов.The proposed method relates to construction production and engineering and can be applied, for example, in the construction of trunk pipelines.

Известен способ соединения труб встык с помощью сварки (Сварка в машиностроении: Справочник. В 4-х т. /Редкол.: Г.А.Николаев (пред.) и др. - М.: Машиностроение, 1979 - т.3/ Под ред. В.А.Винокурова. 1979. С. 236…238). По этому способу торцы труб стыкуют, например, с помощью центратора, затем сваривают стык полуавтоматической или автоматической дуговой сваркой под слоем флюса или в защитном газе. Однако при сварке могут возникать дефекты швов, некоторые из них трудно выявляются известными способами контроля. Кроме того, в результате нагрева при сварке обычно разупрочняется металл зоны термического влияния. Все это понижает надежность сварных соединений.A known method of connecting butt pipes using welding (Welding in mechanical engineering: Handbook. In 4 volumes / Editorial: G.A. Nikolayev (previous) and others - M .: Mechanical Engineering, 1979 - T. 3 / Pod Edited by V.A. Vinokurov. 1979.P. 236 ... 238). According to this method, the ends of the pipes are joined, for example, using a centralizer, then the joint is welded by semi-automatic or automatic arc welding under a flux layer or in protective gas. However, during welding, weld defects may occur, some of which are difficult to detect using known control methods. In addition, as a result of heating during welding, the metal of the heat affected zone is usually softened. All this reduces the reliability of welded joints.

Известен также способ монтажа усиливающей муфты на дефектный стык действующего трубопровода (патент РФ №2165345, от 20.04.2001 г., МКИ ⁷ В23К 31/02, В23Р 6/00), который принят за прототип. По прототипу на сваренный стык трубопровода устанавливают с обеих сторон два технологических кольца с толщиной стенки 0,5…1,0 от толщины стенки трубы и с зазором между ними, приваривают их к трубам с частичным проплавлением стенок труб, собирают усиливающую муфту из хорошо свариваемой стали, выполненную из двух частей, располагая их на технологических кольцах, сваривают части муфты между собой и с кольцами и заполняют полость между трубами и муфтой газонепроницаемой самотвердеющей массой. Такой способ обеспечивает надежное качество герметизации трубопровода и безопасные условия сварки. Однако способ по прототипу существенно усложняет конструкцию стыка, увеличивает количество сварных швов в стыке трубопровода и повышает трудоемкость соединения труб. Кроме того, он предназначен для ремонтных работ и не целесообразен при соединении труб в процессе изготовления трубопровода.There is also known a method of mounting a reinforcing sleeve on a defective joint of an existing pipeline (RF patent No. 2155345, 04/20/2001, MKI ⁷ V23K 31/02, V23P 6/00), which is adopted as a prototype. According to the prototype, two process rings with a wall thickness of 0.5 ... 1.0 from the pipe wall thickness and with a gap between them are installed on both sides of the welded pipeline joint, welded to pipes with partial penetration of the pipe walls, a reinforcing sleeve of well-welded steel is assembled made of two parts, placing them on the technological rings, weld the parts of the coupling between themselves and with the rings and fill the cavity between the pipes and the coupling with a gas-tight self-hardening mass. This method provides reliable quality of the pipeline sealing and safe welding conditions. However, the prototype method significantly complicates the construction of the joint, increases the number of welds in the joint of the pipeline and increases the complexity of pipe connections. In addition, it is intended for repair work and is not advisable when connecting pipes in the manufacturing process of the pipeline.

Технический результат предлагаемого способа - упрощение конструкции, повышение прочности и уменьшение трудоемкости изготовления стыка труб, а также расширение технологических возможностей.The technical result of the proposed method is to simplify the design, increase strength and reduce the complexity of manufacturing the pipe joint, as well as expanding technological capabilities.

Сущность изобретения заключается в том, что торцы труб стыкуют и сваривают между собой кольцевым швом. На стык устанавливают усиливающую муфту, которую приваривают к поверхности труб с частичным проплавлением. В отличие от прототипа муфту устанавливают на сваренный стык труб путем навивки ее из тонкой ленты. Применяют заготовку ленты в форме равнобедренного треугольника. Торец заготовки приваривают с частичным проплавлением к поверхности соединяемых труб. Перед навивкой или в процессе навивки заготовку ленты подогревают. Навивают ленту на стык труб с натягом. Первый слой ленты приваривают с частичным проплавлением к поверхности соединяемых труб, а последующие слои приваривают друг к другу спиральными швами. Приварку первого слоя ленты к поверхности соединяемых труб и последующих слоев друг к другу осуществляют в процессе навивки ленты. Сварные швы, соединяющие торец заготовки ленты и первый слой ленты с поверхностями соединяемых труб, выполняют с величиной проплавления h=0,2…0,5 δ, где δ - толщина стенки труб. Перед навивкой ленты усиление кольцевого шва в стыке труб может быть удалено заподлицо с поверхностью труб.The essence of the invention lies in the fact that the ends of the pipes are joined and welded together with an annular seam. A reinforcing sleeve is installed on the joint, which is welded to the surface of the pipes with partial penetration. Unlike the prototype, the coupling is mounted on a welded pipe joint by winding it from a thin tape. Apply a blank of tape in the form of an isosceles triangle. The end face of the workpiece is welded with partial penetration to the surface of the connected pipes. Before winding or during winding, the tape blank is heated. They wind the tape onto the pipe joint with interference. The first layer of tape is welded with partial penetration to the surface of the pipes to be joined, and the subsequent layers are welded to each other with spiral seams. Welding of the first layer of tape to the surface of the connected pipes and subsequent layers to each other is carried out in the process of winding the tape. Welds connecting the end face of the tape preform and the first layer of tape with the surfaces of the pipes to be connected are made with a penetration value of h = 0.2 ... 0.5 δ, where δ is the pipe wall thickness. Before winding the tape, the reinforcement of the annular seam at the pipe joint can be removed flush with the pipe surface.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана навитая на стык соединяемых труб усиливающая муфта, на фиг.2 - форма заготовки навиваемой на стык труб ленты, на фиг.3 - сечение участка сварного шва, соединяющего первый слой навитой на стык труб муфты с поверхностью соединяемых труб.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a reinforcing sleeve wound around a joint of pipes to be joined, Fig. 2 shows a workpiece shape of a tape wound around a pipe joint, and Fig. 3 shows a section of a section of a weld seam connecting a first layer of a sleeve wound around a pipe joint the surface of the connected pipes.

По предлагаемому способу торцы соединяемых труб 1 и 2 (фиг.1) стыкуют и сваривают между собой кольцевым швом 3. На сваренный стык труб 1 и 2 навивают ленту 4, заготовка которой имеет форму равнобедренного треугольника (фиг.2), образуя на стыке труб 1 и 2 усиливающую муфту 5. Торец 6 заготовки ленты 4 приваривают, например, дуговой сваркой к поверхности труб 1 и 2 с частичным проплавлением. Затем навивают ленту 4 на стык труб 1 и 2 с натягом и приваривают с частичным проплавлением первый слой 7 ленты 4 к поверхности труб 1 и 2. Последующие слои приваривают друг к другу спиральными швами 8 и 9. Перед навивкой ленты 4 усиление сварного шва 3 в стыке труб может быть удалено заподлицо с поверхностью труб 1 и 2. Сварной шов 12, соединяющий торец 6 заготовки ленты 4 и сварные швы 10 и 11, соединяющие первый слой 7 ленты 4 с поверхностями труб 1 и 2, выполняют с частичным проплавлением величиной h=0,2…0,5 δ, где δ - толщина стенки трубы 1 или 2 (фиг.3). Приварку первого слоя ленты 4 и последующих ее слоев друг к другу спиральными швами 8 и 9 осуществляют в процессе навивки ленты 4. Перед навивкой или в процессе навивки ленты 4 на стык труб 1 и 2 заготовку ленты подогревают.According to the proposed method, the ends of the joined pipes 1 and 2 (Fig. 1) are joined and welded together with an annular seam 3. On the welded pipe joint 1 and 2, tape 4 is wound, the blank of which has the shape of an isosceles triangle (Fig. 2), forming at the pipe junction 1 and 2 reinforcing sleeve 5. The end face 6 of the blank tape 4 is welded, for example, by arc welding to the surface of pipes 1 and 2 with partial penetration. Then, tape 4 is wound onto the joint of pipes 1 and 2 with an interference fit and the first layer 7 of tape 4 is welded with partial penetration to the surface of pipes 1 and 2. Subsequent layers are welded to each other with spiral seams 8 and 9. Before winding tape 4, reinforcement of weld 3 in the pipe joint can be flush with the surface of the pipes 1 and 2. The weld 12 connecting the end face 6 of the tape blank 4 and the welds 10 and 11 connecting the first layer 7 of the tape 4 with the surfaces of the pipes 1 and 2 are partially melted with h = 0.2 ... 0.5 δ, where δ is the wall thickness of the pipe 1 or 2 (figure 3). Welding of the first layer of the tape 4 and its subsequent layers to each other with spiral seams 8 and 9 is carried out in the process of winding the tape 4. Before winding or in the process of winding the tape 4 on the pipe joint 1 and 2, the tape blank is heated.

По предлагаемому способу на стыке свариваемых труб 1 и 2, сваренных кольцевым швом 3, образуется многослойная муфта 5, навитая с натягом. Такая муфта упрощает конструкцию стыка труб и имеет повышенную прочность по сравнению со сплошной муфтой по прототипу. Муфта 5 по предлагаемому способу может быть установлена в процессе изготовления трубопровода на вновь сваренный стык труб 1 и 2 или на стык, в сварном шве 3 которого обнаружены дефекты, например, в процессе эксплуатации трубопровода. Это, наряду с повышением прочности сварного стыка, расширяет технологические возможности способа.According to the proposed method, at the junction of the welded pipes 1 and 2, welded by an annular seam 3, a multilayer sleeve 5 is formed, wound with interference. This coupling simplifies the design of the pipe joint and has increased strength compared to the solid coupling of the prototype. The coupling 5 according to the proposed method can be installed on the newly welded pipe joint 1 and 2 or on the joint, in the weld 3 of which defects are detected, for example, during operation of the pipeline. This, along with increasing the strength of the welded joint, expands the technological capabilities of the method.

Заготовка ленты 4 в форме равнобедренного треугольника обеспечивает возможность получения муфты 5 с треугольным сечением (фиг.1), наиболее рационального с точки зрения прочности. Кроме того, такая форма заготовки ленты 4 позволяет последовательно, непосредственно в процессе навивки ленты 4 на стык труб 1 и 2, приваривать спиральными швами 8 и 9 слои ленты 4 друг к другу. Это повышает производительность изготовления муфты 5. Наличие сварных швов 8 и 9 повышает прочность муфты 5 и герметизирует поверхности слоев ленты 4, контактирующих друг с другом, что повышает коррозионную стойкость муфты 5.The preform of the tape 4 in the form of an isosceles triangle makes it possible to obtain a coupling 5 with a triangular section (Fig. 1), the most rational in terms of strength. In addition, this form of blank tape 4 allows you to sequentially, directly in the process of winding tape 4 on the joint of pipes 1 and 2, weld spiral seams 8 and 9 layers of tape 4 to each other. This increases the manufacturing capacity of the coupling 5. The presence of welds 8 and 9 increases the strength of the coupling 5 and seals the surface of the layers of tape 4 in contact with each other, which increases the corrosion resistance of the coupling 5.

Приварка торца 6 заготовки ленты 4 к поверхности труб 1 и 2 швом 12 фиксирует заготовку ленты 4 относительно стыка труб 1 и 2, что позволяет производить намотку ленты 4 с натягом, прилагая усилие к острому концу заготовки ленты 4. Необходимость частичного проплавления величиной h=0,2…0,5δ при приварке швом 12 торца 6 заготовки ленты 4, а также швами 10 и 11 первого слоя ленты 4 к поверхности труб 1 и 2, обусловлена тем, что эти швы непосредственно влияют на прочность труб 1 и 2. При h<0,2δ в соединениях становятся возможными местные непровары, через которые в процессе эксплуатации трубопровода между поверхностями труб 1 и 2 и первого слоя ленты 4 может попасть влага, что приведет к коррозионному разрушению муфты 5 или труб 1 и 2. При h>0,5δ в результате перегрева зоны термического влияния может произойти разупрочнение опасных участков этой зоны, что понизит надежность стыка труб 1 и 2.Welding the end face 6 of the tape 4 blank to the surface of the pipes 1 and 2 by the seam 12 fixes the tape 4 blank relative to the joint of the pipes 1 and 2, which allows tightening of the tape 4 by applying force to the sharp end of the tape blank 4. The need for partial penetration of h = 0 , 2 ... 0.5δ when welding with a seam 12 of the end face 6 of the strip 4 blank, as well as with seams 10 and 11 of the first layer of the tape 4 to the surface of pipes 1 and 2, due to the fact that these welds directly affect the strength of pipes 1 and 2. When h <0.2δ in compounds, local lacks of penetration through which in During the operation of the pipeline, moisture can get between the surfaces of pipes 1 and 2 and the first layer of tape 4, which will lead to corrosion failure of the coupling 5 or pipes 1 and 2. At h> 0.5δ, as a result of overheating of the heat-affected zone, softening of dangerous sections of this zone can occur , which will reduce the reliability of the junction of pipes 1 and 2.

Удаление усиления кольцевого сварного шва 3 в стыке труб 1 и 2 обеспечит плотное прилегание ленты 4 к трубам 1 и 2 при навивке муфты 5. Это целесообразно в тех случаях, когда шов 3 имеет большую величину усиления и неравномерную поверхность с грубой чешуйчатостью. В случаях, когда шов 3 имеет гладкую поверхность, его усиление не велико, переходы к основному металлу плавные, а материал ленты 4 пластичен и ее толщина мала, плотное прилегание первого слоя ленты 4 к поверхности труб 1 и 2 и последующих ее слоев друг к другу может быть обеспечено за счет пластической деформации ленты 4 усилием, создающим ее натяг в процессе навивки на стык труб 1 и 2. В этом случае в удалении усиления шва 3 нет необходимости. Плотному прилеганию ленты 4 к поверхности труб 1 и 2 может способствовать подогрев заготовки ленты 4 перед ее навивкой или в процессе навивки на стык труб 1 и 2, который увеличит пластичность материала ленты 4.Removing the reinforcement of the annular weld 3 at the junction of the pipes 1 and 2 will ensure a tight fit of the tape 4 to the pipes 1 and 2 when winding the sleeve 5. This is advisable in cases where the seam 3 has a large gain and an uneven surface with rough scaly. In cases where the seam 3 has a smooth surface, its reinforcement is not large, the transitions to the base metal are smooth, and the material of the tape 4 is plastic and its thickness is small, the first layer of tape 4 is snug against the surface of pipes 1 and 2 and its subsequent layers to each other can be provided due to the plastic deformation of the tape 4 by the force that creates its interference in the process of winding onto the joint of pipes 1 and 2. In this case, it is not necessary to remove the reinforcement of the weld 3. The tight fit of the tape 4 to the surface of the pipes 1 and 2 can be facilitated by heating the billet of the tape 4 before winding it or during the winding process on the joint of pipes 1 and 2, which will increase the ductility of the material of the tape 4.

Предлагаемый способ может быть осуществлен с помощью известных в технике средств и материалов. Ленту 4 можно изготовить из любого конструкционного сплава, свариваемого с материалом стыкуемых труб 1 и 2, например из стали или алюминиевого сплава. Форму заготовки ленты 4 в виде равнобедренного треугольника можно обеспечить, вырезая ее из металлического листа известными способами, например ножницами или термической резкой. Сварку торца и первого слоя 7 ленты 4 с поверхностью труб 1 и 2, а также последующих слоев ленты 4 друг с другом можно производить ручной, автоматической или механизированной дуговой сваркой с применением известного сварочного оборудования. Навивка ленты 4 на стык труб 1 и 2 может быть осуществлена с помощью механизмов, аналогичных известным устройствам для намотки изоляционных ленточных покрытий на поверхность трубопроводов. Удаление усиления кольцевого шва 3 в стыке труб 1 и 2 может быть выполнено, например, с помощью шлифовальной машинки с абразивным кругом. Частичное проплавление при сварке торца 6 заготовки ленты 4 и ее первого слоя 7 с поверхностью труб 1 и 2 можно обеспечить путем подбора режима сварки, обеспечивающего проплавление в заданных пределах, на образцах, имитирующих конструкцию стыка труб 1 и 2, и стабилизируя выбранные параметры в процессе сварки на реальном стыке. Подогрев заготовки ленты 4 перед ее навивкой на стык труб 1 и 2 и в процессе навивки можно обеспечить, например, с помощью горелок для газопламенной сварки или резки либо индукторов для индукционной термообработки.The proposed method can be implemented using known in the art means and materials. The tape 4 can be made of any structural alloy welded to the material of the joined pipes 1 and 2, for example, steel or aluminum alloy. The shape of the blank tape 4 in the form of an isosceles triangle can be achieved by cutting it from a metal sheet by known methods, for example, scissors or thermal cutting. The welding of the end face and the first layer 7 of the tape 4 with the surface of the pipes 1 and 2, as well as the subsequent layers of the tape 4 with each other, can be done manually, automatically or mechanized by arc welding using known welding equipment. The winding of the tape 4 on the joint of the pipes 1 and 2 can be carried out using mechanisms similar to the known devices for winding insulating tape coatings on the surface of pipelines. Removing the reinforcement of the annular seam 3 at the junction of the pipes 1 and 2 can be performed, for example, using a grinding machine with an abrasive wheel. Partial penetration during welding of the end face 6 of the strip 4 and its first layer 7 with the surface of pipes 1 and 2 can be achieved by selecting a welding mode that provides penetration within specified limits on samples simulating the joint design of pipes 1 and 2, and stabilizing the selected parameters in the process welding at a real joint. Heating of the tape blank 4 before it is wound onto the joint of pipes 1 and 2 and in the process of winding can be achieved, for example, by means of torches for gas-flame welding or cutting or inductors for induction heat treatment.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции, повышении прочности и уменьшении трудоемкости изготовления стыка труб, а также в расширении технологических возможностей. Предлагаемый способ может быть осуществлен с помощью известных в технике средств. Следовательно, предлагаемый способ обладает промышленной применимостью.Thus, the proposed method ensures the achievement of a technical result, which consists in simplifying the design, increasing strength and reducing the complexity of manufacturing a pipe joint, as well as in expanding technological capabilities. The proposed method can be carried out using means known in the art. Therefore, the proposed method has industrial applicability.

Claims

1. A method of connecting pipes, in which the ends of the pipes are joined and welded together with an annular seam, and a reinforcing sleeve is installed on the joint and it is welded to the surface of the pipes with partial penetration, characterized in that the sleeve is installed on the welded pipe joint by winding it from a thin tape moreover, they use a tape preform in the form of an isosceles triangle, the end face of the preform is welded with partial penetration to the surface of the pipes being joined, then the tape is wound onto the pipe joint with an interference fit, welded with partial penetration: the first layer of tape to the surface of the connected pipes, and subsequent layers are welded to each other with spiral seams.

2. The method according to claim 1, characterized in that the welding of the first layer of tape to the surface of the connected pipes and subsequent layers to each other is carried out in the process of winding the tape.

3. The method according to claim 1, characterized in that before winding the tape, the reinforcement of the annular seam at the pipe joint is removed flush with the surface of the pipe.

4. The method according to claim 1, characterized in that the welds connecting the end face of the workpiece and the first layer of tape with the surfaces of the pipes to be connected are made with partial penetration of h = 0.2 ... 0.5 δ, where δ is the pipe wall thickness.

5. The method according to claim 1, characterized in that prior to winding or during the winding process, the tape blank is heated.