RU2746756C1 - Mechanical connection of pipes of main pipelines - Google Patents
Mechanical connection of pipes of main pipelines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2746756C1 RU2746756C1 RU2020108415A RU2020108415A RU2746756C1 RU 2746756 C1 RU2746756 C1 RU 2746756C1 RU 2020108415 A RU2020108415 A RU 2020108415A RU 2020108415 A RU2020108415 A RU 2020108415A RU 2746756 C1 RU2746756 C1 RU 2746756C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipes
- connection
- oil
- tightening
- main pipelines
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L19/00—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on or into one of the joint parts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pipeline Systems (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к устройству соединения трубопроводных систем и может быть использовано в соединении труб магистральных трубопроводов для транспортировки воды, нефти, природного газа, других жидкостей и газов в нефтегазодобывающей, нефтегазоперерабатывающей, химической, металлургической промышленности и других областях.The present invention relates to a device for connecting pipeline systems and can be used in connecting pipes of main pipelines for transporting water, oil, natural gas, other liquids and gases in the oil and gas production, oil and gas processing, chemical, metallurgical industries and other fields.
Известны многочисленные традиционные способы соединения магистральных труб большого диаметра, в основном, с использованием стыковых сварных соединений, а также фланцевых механических соединений с трубной арматурой, насосами и другим оборудованием. Но для осуществления соединения магистральных труб стыковой сваркой требуется сложное и дорогостоящее оборудование и длительный процесс самой сварочной операции. При этом весьма проблематичным является выполнение в экстремальных температурных условиях высококачественной сварки стыков труб, зачистки внутренних усилений сварных швов и обеспечения должной коррозионной стойкости зоны сварных соединений в процессе последующей эксплуатации трубопроводов. Кроме того, процесс сварки труб магистральных труб значительно усложняется при плохой погоде в полевых условиях, при морских прокладках и при сложных сварочных операциях под водой.There are numerous traditional methods of connecting large-diameter main pipes, mainly using butt welded joints, as well as flanged mechanical joints with pipe fittings, pumps and other equipment. But for the connection of main pipes by butt welding, complex and expensive equipment and a long process of the welding operation itself are required. At the same time, it is very problematic to perform in extreme temperature conditions high-quality welding of pipe joints, cleaning of internal reinforcements of welded seams and ensuring proper corrosion resistance of the welded joint zone during the subsequent operation of pipelines. In addition, the process of welding pipes of main pipes becomes much more difficult in bad weather in the field, in offshore laying and in difficult welding operations under water.
Известен также наиболее близкий аналог механического соединения труб с наружными конусными участками, одной ниппельной втулки, плотно прилегающей двумя конусными поверхностями к внутренним конусным поверхностям концевых участков труб посредством их стягивания в осевом направлении посредством фланцев, болтов, гаек и шайб, примененной в жесткой муфте топливопровода (US 2985466 А, 23.05.1961). Конструктивное отличие стягивающего узла указанного соединения заключается в необходимости установки фланцев на концевые участки труб до их развальцовки, что ограничивает возможность использования такого нетехнологичного соединения для трубопроводов больших диаметров до 1500 мм и более. Известен и другой аналог механического фланцевого соединения труб, непроницаемость в котором обеспечивается обжатием торцевой прокладки посредством сжатия приварных фланцевых упоров труб стягивающими многозвенными разъемными траками, представляющих из себя сборные пластинчатые полукольца, и крепежные элементы в виде шпилек и гаек (US 2911239 А, 03.11.1959). Основное конструктивное отличие указанного соединения заключается в использовании разборной конструкции стягивающего устройства вместо традиционных приварных громоздких фланцев для возможности прохода труб через малые отверстия. Недостатком соединения является малая жесткость узла соединения полуколец и неравномерность обжатия торцевой прокладки. Указанное соединение не применимо в соединениях трубопроводов, требующих высокой надежности.Also known is the closest analogue of the mechanical connection of pipes with outer tapered sections, one nipple sleeve, tightly adjacent with two tapered surfaces to the inner tapered surfaces of the end sections of the pipes by tightening them in the axial direction by means of flanges, bolts, nuts and washers used in a rigid coupling of the fuel line ( US 2985466 A, 23.05.1961). The structural difference of the tightening assembly of the specified connection consists in the need to install flanges on the end sections of pipes before expanding them, which limits the possibility of using such a low-tech connection for pipelines of large diameters up to 1500 mm and more. Another analogue of a mechanical flange pipe joint is also known, in which impermeability is ensured by crimping the end gasket by compressing the welded flange pipe stops by tightening multi-link split tracks, which are prefabricated plate half rings, and fasteners in the form of studs and nuts (US 2911239 A, 03.11.1959 ). The main structural difference of the specified connection is the use of a collapsible design of the tightening device instead of traditional welded bulky flanges to allow pipes to pass through small holes. The disadvantage of the connection is the low rigidity of the joint of the half rings and the unevenness of the compression of the end gasket. The specified connection is not applicable in pipeline connections requiring high reliability.
Задачей изобретения является создание универсального, технологичного, надежного и долговечного устройства механического соединения труб больших диаметров, с предварительно сформированными и точно обработанными конусными частями на концевых участках труб, обеспечивающего ускоренную прокладку магистральных трубопроводов без использования стыковой сварки труб. Предполагается, что такое устройство должно выполнять следующие исходные требования:The objective of the invention is to create a universal, technologically advanced, reliable and durable device for mechanical connection of pipes of large diameters, with pre-formed and precisely machined tapered parts at the end sections of the pipes, providing accelerated laying of main pipelines without the use of butt welding of pipes. It is assumed that such a device must fulfill the following initial requirements:
- механическое трубное соединение, не уступающее по основным эксплуатационным свойствам сварному соединению;- mechanical pipe connection, which is not inferior to the welded joint in terms of basic operational properties;
- сохранение в соединении полноразмерного гладкого проходного сечения труб без сужений, уступов и внутренних выступающих частей;- preservation in the joint of a full-sized smooth flow section of pipes without constrictions, ledges and internal protruding parts;
- обеспечение простой и быстрой центровки труб при их соединении;- providing a simple and quick alignment of pipes when connecting them;
- широкий диапазон допустимого рабочего давления до 250 бар и более;- wide range of permissible operating pressure up to 250 bar and more;
- неограниченный диапазон толщин стенок труб;- unlimited range of pipe wall thicknesses;
- широкий диапазон наружных диаметров труб от 750 до 1500 мм и более;- a wide range of external pipe diameters from 750 to 1500 mm and more;
- допустимый диапазон температур, превышающих температуру трубопровода;- permissible range of temperatures exceeding the temperature of the pipeline;
- срок службы соединения, превышающий срок службы трубопровода;- the service life of the connection, exceeding the service life of the pipeline;
- возможность повторного использования деталей соединения при замене труб;- the possibility of reusing connection parts when replacing pipes;
- использование универсального соединения для труб из углеродистой, высоколегированной и нержавеющей стали, а также труб из армированного пластика и металлопластов.- use of a universal joint for pipes made of carbon, high-alloy and stainless steel, as well as pipes made of reinforced plastic and metal-plastics.
Поставленная задача решается тем, что трубное соединение осуществляется механическим устройством за счет сдавливания и равномерного двухстороннего обжима конусных частей стенок труб (1 и 6) с помощью конусной ниппельной втулки (3) и двух охватывающих, разъемных, многозвенных траков оригинальной конструкции (2 и 5), а также стягивающих шпилек (4), гаек (7) и шайб (8), которые обеспечивают конструктивное единство и прочность соединения, а количество и размер шпилек зависит от диаметра трубопровода и необходимой прочности соединения.The problem is solved by the fact that the pipe connection is carried out by a mechanical device due to squeezing and uniform two-sided crimping of the tapered parts of the pipe walls (1 and 6) using a tapered nipple sleeve (3) and two female, split, multi-link tracks of the original design (2 and 5) , as well as tightening studs (4), nuts (7) and washers (8), which provide structural integrity and strength of the connection, and the number and size of the studs depends on the diameter of the pipeline and the required strength of the connection.
При этом удлиненные шпильки являются осями звеньев траков и упругими тягами, создающими при затяжке гаек постоянное сдавливание всех конусных поверхностей. Для обеспечения равномерного обжатия соединения внутренние поверхности траковых и наружные поверхности труб имеют одинаковую конусность. Уплотнение в соединении осуществляется по внутренним конусным поверхностям труб и конусным поверхностям ниппельной втулки после их стягивания и обжима, а непроницаемость обеспечивается их плотным прилеганием за счет соответствующей обработки конусных поверхностей.In this case, the elongated pins are the axes of the track links and elastic rods, creating a constant squeezing of all tapered surfaces when the nuts are tightened. To ensure uniform compression of the joint, the inner surfaces of the track and outer surfaces of the pipes have the same taper. Sealing in the joint is carried out along the inner tapered surfaces of the pipes and the tapered surfaces of the nipple sleeve after they are pulled together and crimped, and impermeability is ensured by their tight fit due to the appropriate processing of the tapered surfaces.
Для особо прочных толстостенных металлических труб их концевые конусные участки могут быть приварными, с удалением усиления сварного шва внутри трубы зачисткой и шлифовкой до полного проходного сечения трубопровода. Во всем остальном конструкция такого соединения труб полностью сохраняется без изменений, как для труб с развальцованными конусными частями.For especially strong thick-walled metal pipes, their end tapered sections can be welded, with the removal of the reinforcement of the welded seam inside the pipe by stripping and grinding to the full flow area of the pipeline. In all other respects, the design of such a pipe connection is completely preserved unchanged, as for pipes with flared conical parts.
Для осуществления такелажных работ при прокладке трубопровода, упрощения сборки соединения или обеспечения его демонтажа в средней части ниппельной втулки имеется поперечная кольцевая канавка и продольные проточки, расположенные в шахматном порядке.To carry out rigging work when laying a pipeline, to simplify the assembly of the connection or to ensure its dismantling, in the middle part of the nipple sleeve there is a transverse annular groove and longitudinal grooves located in a staggered manner.
Важным обстоятельством является то, что на основе предлагаемого механического трубного соединения может быть создан вариант с торцевым уплотнением, что позволит присоединяться к традиционным фланцевым соединениям забойных участков трубопроводов, к существующей трубной арматуре и другому оборудованию при сохранении всех выше перечисленных исходных требований к новому типу соединения.An important circumstance is that, on the basis of the proposed mechanical pipe connection, an option with a face seal can be created, which will make it possible to connect to traditional flange connections of downhole pipelines, to existing pipe fittings and other equipment while maintaining all the above-listed initial requirements for a new type of connection.
Учитывая уникальность указанного соединения, предлагается дать наименование новому типу соединения - траковое механическое соединение магистральных труб.Taking into account the uniqueness of the specified connection, it is proposed to give a name to the new type of connection - track mechanical connection of main pipes.
Принципиальная конструкция устройства тракового механического соединения для магистральных труб показана на прилагаемых фигурах:The basic construction of a mechanical track connection device for main pipes is shown in the attached figures:
- общий вид соединения труб на фиг. №1;- General view of the pipe connection in
- соединение труб с развальцованными конусными частями на фиг. №2;- connection of pipes with flared conical parts in
- соединение труб с приварными конусными частями на фиг. №3;- connection of pipes with welded tapered parts in FIG.
- соединение легких труб, усиленных армированным пластиком на фиг. №4.- the connection of light pipes reinforced with plastic reinforced in FIG. No. 4.
На представленных фигурах полностью раскрыта общая идея конструкции устройства, предлагаемого трубного соединения, его особенность и техническая новизна.The presented figures fully disclose the general idea of the design of the device, the proposed pipe connection, its peculiarity and technical novelty.
Предложенная конструкция устройства тракового механического соединения труб магистральных трубопроводов обеспечивает выполнение всех, выше перечисленных, исходных требований, а анализ возможности ее использования дает следующие очевидные технологические и эксплуатационные преимущества по сравнению с традиционным соединением таких трубопроводов сваркой:The proposed design of the device for track mechanical connection of pipes of main pipelines ensures the fulfillment of all the above-listed initial requirements, and the analysis of the possibility of its use gives the following obvious technological and operational advantages in comparison with the traditional connection of such pipelines by welding:
- простота соединения за счет самоцентровки и плотной фиксации труб;- ease of connection due to self-centering and tight fixation of pipes;
- быстрая, точная и качественная сборка трубных соединений;- fast, accurate and high-quality assembly of pipe connections;
- возможность многократного монтажа и демонтажа соединения;- the possibility of multiple assembly and disassembly of the connection;
- возможность полного демонтажа соединения для ремонта или замены труб;- the possibility of complete dismantling of the connection for repair or replacement of pipes;
- возможность соединения труб из разнородных материалов;- the ability to connect pipes made of dissimilar materials;
- соединение труб с разной толщиной стенок, с сохранением проходного сечения;- connection of pipes with different wall thicknesses, while maintaining the flow area;
- возможность создания высокопрочного неразъемного соединения труб;- the ability to create a high-strength one-piece pipe connection;
- полная сохранность внутренних и наружных покрытий труб после соединения;- complete safety of internal and external coatings of pipes after connection;
- высокая коррозионная стойкость труб в соединении;- high corrosion resistance of pipes in the joint;
- повышение плотности соединения при увеличении давления в трубопроводе;- increasing the density of the connection with increasing pressure in the pipeline;
- визуальное удобство контроля непроницаемости трубных соединений;- visual convenience of monitoring the tightness of pipe connections;
- высокая производительность сборки и испытания трубопроводов;- high productivity of assembly and testing of pipelines;
- защищенность от повреждений внутренних уплотняющих поверхностей труб при их хранении, транспортировке и сборке трубопроводов в сложных условиях.- protection from damage to the internal sealing surfaces of pipes during storage, transportation and assembly of pipelines in difficult conditions.
Важным преимуществом предложенной конструкции устройства является и то, что все детали соединения изготавливаются и полностью собираются в стационарных цеховых условиях. Это обеспечит минимальное время сборки, высокую точность и качество соединения труб в сложных погодных условиях на открытом воздухе, в траншеях, на эстакадах, в стесненных туннелях и помещениях, а также под водой. Предполагается, что после разработки чертежей, изготовления опытных образцов и проведения всех необходимых испытаний, уточнения типоразмерного ряда, окончательного выбора материалов деталей устройства, отработки всей технологической цепочки обработки сопрягаемых конусных поверхностей, сборки тракового механического соединения и монтажа трубопровода будет сформулирована и подана новая заявка с потенциальным Инвестором на оформление международного патента.An important advantage of the proposed device design is that all connection parts are manufactured and fully assembled in stationary shop conditions. This will ensure the minimum assembly time, high accuracy and quality of pipe connections in difficult weather conditions in the open air, in trenches, on ramps, in confined tunnels and rooms, as well as under water. It is assumed that after the development of drawings, the manufacture of prototypes and all the necessary tests, clarification of the standard size range, the final selection of materials for the device parts, the development of the entire technological chain of processing mating conical surfaces, the assembly of the track mechanical connection and the installation of the pipeline, a new application with a potential Investor for registration of an international patent.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020108415A RU2746756C1 (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | Mechanical connection of pipes of main pipelines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020108415A RU2746756C1 (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | Mechanical connection of pipes of main pipelines |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2746756C1 true RU2746756C1 (en) | 2021-04-20 |
Family
ID=75521206
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020108415A RU2746756C1 (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | Mechanical connection of pipes of main pipelines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2746756C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2911239A (en) * | 1959-05-18 | 1959-11-03 | Sr George B Marzolf | Multiple piece pipe flange |
US2985466A (en) * | 1958-05-27 | 1961-05-23 | Martin Co | Rigid fuel line coupling with inspection means |
RU83117U1 (en) * | 2009-02-20 | 2009-05-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" | FLANGE CONNECTION |
RU2527896C2 (en) * | 2009-05-11 | 2014-09-10 | САИПЕМ С.п.А. | Method to connect two sections of underwater pipeline for transportation of fluid medium and/or gas |
-
2020
- 2020-02-26 RU RU2020108415A patent/RU2746756C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2985466A (en) * | 1958-05-27 | 1961-05-23 | Martin Co | Rigid fuel line coupling with inspection means |
US2911239A (en) * | 1959-05-18 | 1959-11-03 | Sr George B Marzolf | Multiple piece pipe flange |
RU83117U1 (en) * | 2009-02-20 | 2009-05-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" | FLANGE CONNECTION |
RU2527896C2 (en) * | 2009-05-11 | 2014-09-10 | САИПЕМ С.п.А. | Method to connect two sections of underwater pipeline for transportation of fluid medium and/or gas |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10393302B2 (en) | Double wall tube bolted flange fitting | |
JP5357959B2 (en) | Cross-section design gasket for internally coated piping | |
US6979025B2 (en) | Joining of lined pipes | |
US20180135784A1 (en) | Fluid connector assembly and method of establishing a fluid connection | |
CN105849445A (en) | Metallic flange connection gasket | |
WO2003027561A1 (en) | An arrangement for monitoring and/or testing of flange joints | |
RU2746756C1 (en) | Mechanical connection of pipes of main pipelines | |
KR20090082325A (en) | Separated flange for connect of pipe | |
RU2742671C1 (en) | Mechanical connection of large diameter pipes | |
US20110241342A1 (en) | Pipe Repair Clamp with Self Pressurizing Seal | |
RU2747547C1 (en) | Mechanical connection of small-diameter pipes | |
JP2012215474A (en) | Coolant piping structure | |
RU2746030C1 (en) | Mechanical connection of medium pipes | |
US4662660A (en) | Weldless high-pressure pipe fitting | |
US10975990B2 (en) | Apparatus and method for strengthening welded-lap joints for steel pipeline | |
CN107893888B (en) | Quick connector | |
US4909548A (en) | Compound-taper flange assembly | |
KR20120007452U (en) | Gasket having metal ring using pipe connecting device | |
RU99098U1 (en) | INTERIOR COUPLING STRUCTURE DESIGN | |
GB2551771A (en) | Coupling | |
RU90871U1 (en) | ASSEMBLY SECTION UNIT FOR REPAIRED SITES OF TUBULAR TYPE TECHNOLOGICAL EQUIPMENT | |
RU2769328C1 (en) | Connection method for lined pipeline sections | |
RU138519U1 (en) | ELEMENT OF STEEL PIPELINE (OPTIONS) | |
CN219493385U (en) | Quick connector for pipeline | |
CN219493386U (en) | Reducing connecting pipeline quick connector |