RU2777673C1 - Узел крепления измерительных труб в корпусе вибрационного измерительного устройства - Google Patents
Узел крепления измерительных труб в корпусе вибрационного измерительного устройства Download PDFInfo
- Publication number
- RU2777673C1 RU2777673C1 RU2022108170A RU2022108170A RU2777673C1 RU 2777673 C1 RU2777673 C1 RU 2777673C1 RU 2022108170 A RU2022108170 A RU 2022108170A RU 2022108170 A RU2022108170 A RU 2022108170A RU 2777673 C1 RU2777673 C1 RU 2777673C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring tubes
- tubes
- end element
- measuring
- measuring device
- Prior art date
Links
- 229910000677 High-carbon steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 12
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 230000023298 conjugation with cellular fusion Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 230000021037 unidirectional conjugation Effects 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium(0) Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Узел крепления измерительных труб в корпусе вибрационного измерительного устройства содержит делитель потока (1) и торцовый элемент (2), выполненный из легированной стали, соединённые при помощи фланцевого соединения. Измерительные трубы (3) из высокоуглеродистой стали установлены в торцовом элементе (2) и закреплены в нем развальцовкой концов. Достигается повышение допустимого рабочего давления в узле крепления измерительных труб в корпусе вибрационного измерительного устройства, повышается технологичность его изготовления. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в нефтегазовой, химической и других отраслях промышленности для измерения параметров жидких сред (например плотности), протекающих под высоким давлением (до 100 МПа). Такие рабочие давления возникают, например, при цементировании глубоких скважин цементными растворами высокой плотности до 2,2 кг/дм куб.
Известен узел крепления измерительных труб в корпусе вибрационного измерительного устройства, а именно, плотномера высокого давления (WO2008059262), состоящий из делителя потока, соединенного сваркой встык с измерительными трубами. Сварная сборка подвергается термообработке для снятия напряжения на сварных швах: собранный плотномер нагревают при температуре 900-1000 °F на 4 часа. Делители потока и измерительные трубы выполнены из легированной стали с твердостью 270-301 HB (по Бринеллю). Корпус выполнен из высокоуглеродистой стали с твердостью 100-400 HB. Его недостатком является неработоспособность узла при давлениях до 100 Мпа. Изготовление измерительных труб достаточной прочности для работы при таком давлении требует увеличение толщины стенок, что приводит к снижению точности и чувствительности измерений. Кроме того, его недостатками являются повышенная металлоемкость изготовления монолитных делителей потока с наплывами, выполняющих функцию отсечных элементов с переходными элементами. Требуются сложные операции по изготовлению монолитных делителей потока из массивных цилиндрических заготовок и сварка для формирования однородного по толщине и по физическим свойствам сварного шва.
Известен узел крепления измерительных труб в корпусе вибрационного измерительного устройства, работающего при давлениях до 100 МПа (по патенту RU 198129, выбран в качестве прототипа), состоящий из делителя потока, в котором при помощи сварки или вальцовки закреплены измерительные трубы. На измерительных трубах установлен отсечной элемент в виде массивного диска с отверстиями, который может быть вплотную установлены к делителю потока. Делитель потока соединен сваркой с корпусом вибрационного измерительного устройства. Его недостатками являются то, что для обеспечения прочности при высоких давлениях измерительные трубки должны быть выполнены толстостенными, из высокоуглеродистых сталей, сварка которых осложнена необходимостью предварительного разогрева сопрягаемых деталей в печи до температуры 600 градусов Цельсия и плавного снижения температуры после выполнения сварки. Эта особенность сварки высокоуглеродистых сталей приводит к искажению первоначальной геометрии трубок, не параллельности осей трубок, снижению прочностных характеристик материала трубок в зоне термического влияния сварного шва (перекристаллизация, неоднородность свойств). Всё это, в том числе остаточные напряжения в трубках, сильно снижают вибрационные характеристики прибора, в частности стабильность резонансной частоты, что сказывается на чувствительности трубок к изменению плотности. Закрепление концов измерительных труб в монолитном делителе потока, имеющем одно выходное отверстие и криволинейные каналы вальцовкой технологически невозможно.
Технической задачей изобретения является создание узла крепления измерительных труб в корпусе вибрационного измерительного устройства, работающего при высоком давлении (до 100 МПа). Техническим результатом изобретения является повышение допустимого рабочего давления в узле крепления измерительных труб в корпусе вибрационного измерительного устройства. Кроме того, повышается технологичность его изготовления.
Технический результат достигается в узле крепления измерительных труб в корпусе вибрационного измерительного устройства (далее, также – узел крепления), включающем делитель потока и торцовый элемент, выполненный из легированной стали, соединённые при помощи фланцевого соединения. Измерительные трубы из высокоуглеродистой стали установлены в торцовом элементе, например, методом горячей посадки, и закреплены в нем развальцовкой концов измерительных труб. Развальцовка концов измерительных труб в торцовом элементе выполнена с формированием конического расширения на концах измерительных труб. Узел крепления выполнен с возможностью установки в цилиндрическом корпусе вибрационного измерительного устройства. Торцовый элемент имеет кольцевые проточки для вальцовки измерительных труб. Фланцевое соединение выполнено в виде группового шпилечного соединения, содержит стальную прокладку.
Изобретение поясняется чертежами:
фиг. 1 – узел крепления измерительных труб в корпусе вибрационного измерительного устройства;
фиг. 2 – кольцевые проточки в торцовом элементе для развальцовки измерительных труб;
фиг. 3 – вибрационное измерительное устройство с двумя узлами крепления измерительных труб в корпусе;
фиг. 4 – плотномер.
Узел крепления включает делитель потока 1 и торцовый элемент 2, соединённые при помощи фланцевого соединения, с проходными каналами 11 для рабочей среды, совмещаемыми при сборке с измерительными трубами 3.
Измерительные трубы 3 выполнены из высокоуглеродистой стали. Под высокоуглеродистой сталью здесь понимается сталь, содержащая углерод от 0,3 до 0,8% (массовые доли), проявляющая высокую устойчивость к ударным и переменным нагрузкам. К высокоуглеродистым сталям, например, относятся следующие марки: стали 45, 50, 60 и др. Обладают высокой прочностью, износостойкостью и упругими свойствами. Измерительные трубы 3 из высокоуглеродистой стали позволяют выдерживать высокое давление (до 100 МПа) при эксплуатации. Существенной для настоящего изобретения особенностью измерительных труб из высокоуглеродистой стали является сложность приварки измерительных труб 3 к торцовому элементу 2, поскольку, требует предварительного подогрева до 150-200 градусов и последующей термообработки, что приводит к усложнению технологии изготовления. Иначе, сварные швы будут нестабильны и подвержены возникновению трещин. Для повышения технологичности, при установке измерительных труб 3 в торцовый элемент 2 может использоваться горячая посадка, а, для закрепления концов измерительных труб – их развальцовка.
Торцовый элемент 2 выполнен из легированной стали. Легированная сталь содержит кроме железа и углерода другие, специально вводимые в её состав элементы, которые улучшают такие механические свойства, как повышенная прочность, вязкость сердцевины, поверхностная твердость для работы под действием ударных нагрузок. Основными легирующими элементами легированных сталей являются хром, никель, кремний и марганец. Вольфрам, молибден, ванадий, титан и другие легирующие элементы вводят в сталь в сочетании с хромом, никелем и марганцем для дополнительного улучшения свойств. В изделиях крупных сечений (диаметром свыше 15-20 мм) механические свойства легированных сталей значительно выше, чем высокоуглеродистых. Особенно сильно повышаются предел текучести, относительное сужение и ударная вязкость. Это объясняется тем, что легированные стали обладают меньшей критической скоростью закалки, а следовательно, лучшей прокаливаемостью. Кроме того, после термической обработки они имеют более мелкое зерно и более дисперсные структуры. Примеры легированных сталей: 12ХНЗА, 30ХГСА, 18ХГТ и др. Легированная сталь с низким содержанием углерода, например 0,18% масс. долей, которая может быть использована в торцовом элементе 2 позволяет произвести приварку к цилиндрическому корпусу 4 вибрационного измерительного устройства. Делитель потока 1 также может быть выполнен из легированной стали и соединен с торцовым элементом 2 при помощи высокопрочного группового шпилечного соединения. Таким образом, обеспечивается технологичность изготовления узла крепления разнородных материалов (высокоуглеродистой стали и легированной стали).
Узел крепления выполнен с возможностью установки в цилиндрическом корпусе 4 вибрационного измерительного устройства, для этого делитель потока 1, торцовый элемент 2 и их фланцевое соединение также имеют цилиндрическую форму, группа шпилек 5 расположена равномерно по окружности. Дополнительно, фланцевое соединение содержит стальную прокладку 6, обеспечивающую герметичность соединения.
Торцовый элемент 2 имеет кольцевые проточки 9 для развальцовки измерительных труб 3, повышающие прочность и надежность соединения деталей при развальцовке. Развальцовка концов измерительных труб 3 в торцовом элементе 2 выполнена с формированием конического расширения 7 на концах измерительных труб.
На фиг. 3, 4 показано вибрационное измерительное устройство в сборе (вибрационный плотномер), имеющее в составе цилиндрический корпус 4 с закрепленными в нем двумя делителями потока 1, две параллельные измерительные трубы 3 с элементами возбуждения и приема колебаний. Входной делитель потока 1 оснащен датчиком давления 8.
Вибрационное измерительное устройство (показан пример плотномера) изготавливают следующим образом.
На пару измерительных труб 3 с двух сторон присоединяют торцовые элементы 2 путем горячей посадки измерительных труб 3 в отверстия торцового элемента 2 имеющего кольцевые проточки 9. После остывания зоны посадки измерительных труб 3 проводится вальцовка концов измерительных труб 3 в торцовых элементах 2. Под давлением вальцовки, металл измерительных труб 3 заполняет кольцевые проточки 9 внутри торцового элемента 2 и образует коническое расширение 7 на входе в измерительную трубу 3, обеспечивая максимальный уплотняющий эффект между измерительными трубами 3 и торцовыми элементами 2, тем самым, повышается допустимое рабочее давление в узле.
В следующей операции, на торцовые элементы 2 одевается цилиндрический корпус 1 и наносится сварной шов 10. Далее, на каждый торцовый элемент 2 накручиваются шпильки 5, ставится стальная прокладка 6 и устанавливается делитель потока 1, который крепится посредством группового шпилечного соединения через шайбы и гайки. Собранный плотномер проходит испытания избыточным давлением, таким образом обеспечивается целостность и работоспособность конструкции при работе на высоких давлениях.
Claims (6)
1. Узел крепления измерительных труб в корпусе вибрационного измерительного устройства, включающий делитель потока и торцовый элемент, выполненный из легированной стали, соединённые при помощи фланцевого соединения, измерительные трубы из высокоуглеродистой стали установлены в торцовом элементе и закреплены в нем развальцовкой концов.
2. Узел крепления по п.1, характеризующийся тем, что выполнен с возможностью установки в цилиндрическом корпусе вибрационного измерительного устройства.
3. Узел крепления по п.1, характеризующийся тем, что торцовые элементы имеют кольцевые проточки для вальцовки измерительных труб.
4. Узел крепления по п.1, характеризующийся тем, что измерительные трубы установлены в торцовом элементе методом горячей посадки.
5. Узел крепления по п.1, характеризующийся тем, что развальцовка концов выполнена с формированием конического расширения.
6. Узел крепления по п.1, характеризующийся тем, что фланцевое соединение выполнено в виде группового шпилечного соединения, содержит стальную прокладку.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2777673C1 true RU2777673C1 (ru) | 2022-08-08 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2024841C1 (ru) * | 1991-07-01 | 1994-12-15 | Арзамасское опытно-конструкторское бюро "Импульс" | Датчик вибрационного плотномера |
| RU198129U1 (ru) * | 2020-02-21 | 2020-06-19 | Николай Васильевич Сизов | Поточный прямотрубный плотнометр высокого давления |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2024841C1 (ru) * | 1991-07-01 | 1994-12-15 | Арзамасское опытно-конструкторское бюро "Импульс" | Датчик вибрационного плотномера |
| RU198129U1 (ru) * | 2020-02-21 | 2020-06-19 | Николай Васильевич Сизов | Поточный прямотрубный плотнометр высокого давления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7223102B2 (ja) | 流体システムおよび摩擦溶接による製造方法 | |
| US6405761B1 (en) | Expandable metal-pipe bonded body and manufacturing method thereof | |
| Sathiya et al. | Mechanical and metallurgical properties of friction welded AISI 304 austenitic stainless steel | |
| US6767649B2 (en) | Rotor for a turbomachine, and process for producing a rotor of this type | |
| JPH0678721B2 (ja) | タービンロータおよびそのタービンロータの形成方法 | |
| US1786506A (en) | Expansion joint | |
| US9791389B2 (en) | Pre-stressed gamma densitometer window and method of fabrication | |
| RU2777673C1 (ru) | Узел крепления измерительных труб в корпусе вибрационного измерительного устройства | |
| Anitha et al. | Microstructural characterization and mechanical properties of friction-welded IN718 and SS410 dissimilar joint | |
| EP2918364B1 (en) | Process for welding pipe connections for high temperature applications | |
| RU198129U1 (ru) | Поточный прямотрубный плотнометр высокого давления | |
| US20140216593A1 (en) | Tubular Component with an Internal Wear-Resistant Surface | |
| RU2782963C1 (ru) | Узел крепления измерительных труб в корпусе вибрационного измерительного устройства | |
| JP6743005B2 (ja) | 流体導管要素及び流体導管要素を製造するための方法 | |
| WO2023177327A1 (ru) | Узел крепления измерительных труб в корпусе вибрационного измерительного устройства | |
| US2868513A (en) | Heat exchanger | |
| Schroepfer et al. | Optimization of welding loads with narrow groove and application of modified spray arc process | |
| Masuyama et al. | Development of a tungsten-strengthened low-alloy steel with improved weldability | |
| Rao et al. | Effect of vibratory weld conditioning on residual stresses and weld joint properties: a review | |
| Baek et al. | Influence of welding processes and weld configurationon fatigue failure of natural gas branch pipe | |
| US4612071A (en) | Mechanical stress improvement process | |
| Lamborn et al. | PRCI Burst Pressure Model Modernization and Performance | |
| JPH02195097A (ja) | 伸縮管継手とその製法 | |
| Pieper et al. | Coke drum design-longer life through innovation | |
| US11976754B2 (en) | Flange connection having a weld ring gasket |