RU2807225C2 - Металлическая труба, система из по меньшей мере двух упомянутых металлических труб и способы их получения - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к металлическим трубам для транспортировки нефти и газа и способам их получения. Металлическая труба содержит корпус трубы с внутренней и наружной поверхностями и два стыка трубы. На соответствующем конце корпуса трубы расположено по переходной области. Внутренняя поверхность корпуса трубы между двумя переходными областями имеет по меньшей мере частичное основное покрытие. Переходная область на внутренней поверхности корпуса трубы покрыта металлическим свариваемым материалом, обладающим антикоррозийными и/или устойчивыми к истиранию свойствами. По меньшей мере частично основное покрытие на внутренней поверхности корпуса трубы частично покрывает металлическое покрытие переходной области. Основное покрытие представляет собой напыленное металлическое основное покрытие. Система состоит из по меньшей мере двух металлических труб. Металлические трубы соединены между собой сварным швом. Сваренные друг с другом трубы имеют сплошное покрытие на внутренней поверхности, обладающее антикоррозийными и/или устойчивыми к истиранию свойствами. Техническим результатом является обеспечение удержания сплошного слоя, препятствующего износу, при сварном соединении двух таких труб без последующего покрытия. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к металлической трубе, в частности к трубе для транспортировки нефти и газа, с металлическим покрытием в переходной области, системе таких труб и способу изготовления трубы и системы труб.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Металлические трубы, в частности трубы для транспортировки нефти и газа, при укладке сваривают в местах стыка труб друг с другом. Чтобы предотвратить коррозию или истирание внутренней поверхности корпуса трубы из-за нефти или газа или их составляющих, на внутренние поверхности обычно наносят основное покрытие из пластика или металлического материала. Из-за термического воздействия при сварке двух металлических труб это основное покрытие может частично или полностью отслоиться в области термического воздействия или стать продырявленным. В результате данная область больше не защищена от коррозии или истирания.

Если диаметр трубы достаточно большой, на эти области можно впоследствии снова нанести это основное покрытие. Однако, это снижает скорость укладки и приводит к затратам на содержание машин и оборудования и/или затратам на материалы. В случае малого диаметра труб износ в этих местах учитывают при расчете толщины материала и срока службы, что приводит к соответственно более высоким затратам на единицу или сокращению срока службы.

ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поэтому задачей данного изобретения является дальнейшая разработка металлической трубы с покрытием на внутренней поверхности таким образом, чтобы сплошной слой, препятствующий износу, удерживался при сварном соединении двух таких труб без последующего покрытия.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача данного изобретения решается посредством металлической трубы с признаками п. 1 формулы изобретения, системы по меньшей мере двух металлических труб согласно изобретению с признаками п. 12 формулы изобретения, способа изготовления такой металлической трубы с признаками п. 14 формулы изобретения, и способа изготовления системы по меньшей мере двух металлических труб по п. 26.

Переходная область металлической трубы, в частности трубы из стального материала, покрыта на внутренней поверхности корпуса трубы металлическим, предпочтительно свариваемым материалом, обладающим антикоррозийными и/или устойчивыми к истиранию свойствами. По меньшей мере частичное основное покрытие на внутренней стороне корпуса трубы по меньшей мере частично перекрывает металлическое покрытие переходной области. При этом переходная область расположена на стыке металлической трубы и покрывает область термического воздействия возможного сварного шва, а также дополнительную область корпуса трубы до такой степени, что тепло, выделяемое сваркой при соединении двух труб, больше не может повредить основное покрытие корпуса трубы или основное покрытие металлического покрытия. В результате на внутренней поверхности трубы сохраняется сплошной защитный слой даже в случае сварного соединения без дополнительных работ.

Металлическое покрытие переходной области предпочтительно состоит из металлического материала, предпочтительно из свариваемого материала из нержавеющей стали, предпочтительно из материала 2.4856, в частности свариваемых металлических материалов, которые могут быть легко нанесены на обычную стальную трубу. Нержавеющие материалы, используемые в качестве покрытия, например, очень устойчивы к химическому воздействию, в некоторых случаях, сернокислой нефти или газов.

В идеальном случае металлическое покрытие имеет переменную толщину в переходной области, предпочтительно толщину, которая увеличивается по направлению к стыку труб. В гидродинамическом отношении предпочтительно, если после нанесения покрытия на внутренней поверхности трубы не остается никаких кромок. Эти кромки можно уменьшить за счет изменения толщины покрытия.

В переходной области металлическое покрытие имеет среднюю толщину от 0,1 мм до 2 мм, предпочтительно среднюю толщину от 0,1 мм до 1 мм, еще более предпочтительно среднюю толщину от 0,2 мм до 0,4 мм. В области этих толщин существует оптимальное соотношение между материалом, используемым для покрытия, и защитным эффектом при обычном сроке службы используемой трубы.

Стык труб предпочтительно имеет по меньшей мере частично металлическое покрытие, предпочтительно из того же материала, что и покрытие переходной области. Таким образом можно эффективно защитить стык труб от износа. Охват стыка труб в идеальном случае сплошным металлическим покрытием улучшает соединение между материалом трубы и металлическим покрытием.

Металлическое покрытие стыка труб имеет переменную толщину. Таким образом, возможные зубчатые зацепления, поверхностные конфигурации, которые ранее были образованы самим стыком труб, также могут быть образованы стыком труб с покрытием.

Металлическое покрытие стыка труб имеет среднюю толщину от 0,1 мм до 5 мм, предпочтительно среднюю толщину от 0,1 мм до 1 мм, еще более предпочтительно среднюю толщину от 0,2 мм до 0,4 мм. Эти толщины представляют собой оптимальное соотношение между требуемым защитным эффектом и использованием материалов.

Длина корпуса трубы предпочтительно превышает 10 м. При превышении этой длины последующее покрытие трубного соединения обычно становится невозможным или экономически нецелесообразным. Кроме того, корпус трубы предпочтительно имеет внутренний диаметр более 150 мм, предпочтительно более 250 мм. Эти диаметры предпочтительно применяют при строительстве трубопроводов. В этом случае применения износостойкость имеет особое значение, а скорость укладки преобладает над капитальными затратами. Оба варианта улучшены вариантом реализации металлической трубы в соответствии с изобретением.

В идеальном случае одна кромка металлического покрытия переходной области и/или стыка труб снабжена фаской. Это означает, что больше не нужно подготавливать кромку перед процессом сварки. При этом фаска на кромке металлического покрытия предпочтительно образует часть V- или J-образной канавки. Эти канавки имеют распространенные формы при соединении двух труб сваркой. Фаска также может быть защищена от коррозии термически нестабильным покрытием таким образом, что нет необходимости в обточке фаски перед сваркой. Это сокращает количество рабочих операций, связанных с производством трубопровода на строительной площадке.

Кроме того, задача данного изобретения решается путем обеспечения системы из по меньшей мере двух металлических труб по одному из пп. 1-11 формулы изобретения с признаками п. 12 формулы изобретения. Металлические трубы соединены друг с другом сварным швом и имеют на внутренней поверхности сплошное покрытие с антикоррозийными и/или устойчивыми к истиранию свойствами. Такая система позволяет образовывать длинные трубопроводы со сплошным износостойким защитным покрытием на внутренней поверхности трубопровода. При этом сварка представляет собой устоявшийся способ, в частности при строительстве трубопроводов, для соединения отдельных труб в трубопровод.

Металлические трубы предпочтительно приваривают друг к другу сварным швом, выполненным из материала металлического покрытия. Защитное покрытие сохраняется на внутренней стороне, в частности тогда, когда соединение выполняют способом сварки на внутренней и наружной поверхностях или кромке стыка труб.

Задача данного изобретения также решается с помощью способа изготовления металлической трубы по одному из пп. 1-11 формулы изобретения с признаками п. 14 формулы изобретения. Переходную область трубы покрывают металлическим материалом с антикоррозийными и/или устойчивыми к истиранию свойствами посредством наплавки, а затем на внутреннюю поверхность трубы наносят основное покрытие, предпочтительно неметаллическое покрытие, при этом основное покрытие покрывает внутреннюю поверхность корпуса трубы и частично металлическое покрытие переходной области. В контексте изобретения наплавочная сварка включает способы плазменного напыления, лазерной наплавки или нанесения покрытия с помощью способа дуговой сварки.

Для металлического покрытия переходной области используют предпочтительно металлический материал, более предпочтительно свариваемый, нержавеющий материал, наиболее предпочтительно материал 2.4856. Металлические материалы, в частности свариваемые металлические материалы, можно легко нанести на обычную стальную трубу. Нержавеющие материалы, используемые в качестве покрытия, очень устойчивы, например, к химическим воздействиям частично сернокислой нефти или газов.

В идеальном случае в переходной области наносят металлическое покрытие с переменной толщиной, предпочтительно с толщиной, увеличивающейся по направлению к стыку труб. Путем нанесения металлического покрытия с увеличением его толщины по направлению к стыку труб с последующим покрытием можно получить сплошное покрытие без кромок. Это снижает потерю давления в трубе при пропускании через нее нефти или газа.

Металлическое покрытие в переходной области предпочтительно наносят со средней толщиной от 0,1 мм до 2 мм, предпочтительно со средней толщиной от 0,1 мм до 1 мм, еще более предпочтительно со средней толщиной от 0,2 мм до 0,4 мм. Эти толщины покрытия могут быть надежно нанесены известными способами и представляют собой оптимальное соотношение между использованием материала и защитой от износа.

По меньшей мере частично стык труб предпочтительно покрыт металлическим покрытием, предпочтительно из того же материала, что и покрытие переходной области. Предпочтительно сплошное покрытие переходной области и стыка труб улучшает сцепляемость металлического покрытия и улучшает эксплуатационные характеристики во время установки и эксплуатации трубы.

На стык труб наносят металлическое покрытие переменной толщины. В результате сохраняются или могут быть образованы контуры поверхности, связанные с конструкцией. Это упрощает работу при сборке трубопровода.

Металлическое покрытие стыка труб имеет среднюю толщину от 0,1 мм до 2 мм, предпочтительно среднюю толщину от 0,1 мм до 1 мм, еще более предпочтительно среднюю толщину от 0,2 мм до 0,4 мм. Эти толщины представляют собой оптимальное соотношение между расходом материала при нанесении покрытия и требуемой защитой от износа.

Предпочтительно использовать корпусы трубы длиной более 10 м и/или с внутренним диаметром более 150 мм, более предпочтительно более 250 мм. При превышении этих предельных размеров последующее покрытие внутренней поверхности обычно является неэкономичным.

Кромка металлического покрытия переходной области и/или стыка труб, предпочтительно в области сварного шва, имеет фаску, причем в идеальном случае часть V- или J-образной канавки имеет фаску на кромке. Это сокращает количество этапов, необходимых для производства трубопровода на строительной площадке. Часть подготовительных работ не требуется, так как при соединении двух труб сварные швы обычно размещаются в V- или J-образных канавках.

Наплавленный шов предпочтительно наносят в виде кольца на трубу, на которую еще не нанесено покрытие, на концах трубы с внутренней стороны, предпочтительно в углублении в корпусе трубы, и наплавленный шов обладает антикоррозийными и/или устойчивыми к истиранию свойствами. Затем трубу покрывают материалом основного покрытия изнутри, при этом часть наплавленного шва также перекрывается с основным покрытием.

Кроме того, задача данного изобретения решается с помощью способа с признаками п. 26 формулы изобретения. Стыки труб сваривают друг с другом, предпочтительно с материалом металлического покрытия.

К описанию изобретения прилагаются следующие четыре фигуры:

Фиг. 1: Разрез трубы с покрытием

Фиг. 2: Разрез трубы с покрытием стыка труб

Фиг. 3: Разрез трубы с покрытием в углублении

Фиг. 4: Разрез двух соединенных труб без сварного шва

Фиг. 5: Разрез двух соединенных труб со сварным швом

Данное изобретение подробно описано ниже в виде приведенных в качестве примера вариантов реализации со ссылкой на упомянутые фигуры. На всех фигурах одинаковые технические элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями.

На фиг. 1 показан разрез металлической трубы согласно изобретению для пропускания нефти или газа. Корпус 1 трубы состоит, например, из углеродистой стали и образует структуру металлической трубы. На конце корпуса 1 трубы расположена переходная область 2 с металлическим покрытием 4. Металлическое покрытие 4 имеет толщину d, которая увеличивается по направлению к стыку 3 труб. На внутреннюю поверхность 6 корпуса 1 трубы наносят основное покрытие 5, например, в данном случае покрытие из пластика, при этом покрытие 5 из пластика частично перекрывает металлическое покрытие 4. При этом смещение металлического покрытия 4 позволяет получить внутреннюю поверхность 6 всей трубы почти без кромок.

На фиг. 2 показан разрез трубы с металлическим покрытием 4 переходной области 2 и дополнительным металлическим покрытием 4 стыка 3 труб. При этом металлическое покрытие 4 выполнено сплошным таким образом, что в виде разреза получается L-образная форма. В переходной области 2 металлическое покрытие 4 выполнено таким образом, чтобы непрерывно увеличивается по направлению к стыку 3 труб. Стык 3 труб имеет покрытие постоянной толщины d. На внутренней кромке 61 металлического покрытия 4 соответственно создана фаска с образованием частичной V-образной канавки 8.

На фиг. 3 представлен разрез трубы с металлическим покрытием 4 переходной области 2 в углублении 23 корпуса 1 трубы и дополнительным металлическим покрытием 4 стыка 3 труб. При этом металлическое покрытие 4 стыка труб и переходной области 2 выполнено сплошным таким образом, что в виде разреза получается L-образная форма. В переходной области 2 основное покрытие 5, например, напыленное металлическое покрытие, частично перекрывает металлическое покрытие.

На фиг. 4 показан разрез двух труб согласно изобретению, расположенных рядом друг с другом. Оба стыка 3 труб находятся в контакте друг с другом таким образом, что образуется сплошное покрытие. При этом снабженные фаской кромки металлического покрытия 4 образуют V-образную канавку на внутренней и наружной кромках 61, 71. Кроме того, каждый смежный стык 3 труб имеет комплементарное соединение 11 в виде канавки и гребня, при этом одна часть покрыта или образована металлическим покрытием 4 стыка 3 труб.

На фиг. 5 показан разрез, проиллюстрированный на фиг. 3, с соответствующим сварным швом 10 в обеих V-образных канавках 8 на внутренней или наружной кромке 61, 71 для соединения обеих труб с образованием трубопровода.

Таблица 1: Ссылочные позиции

Номер	Обозначение
1	Корпус трубы
2	Переходная область
21	Область термического воздействия
22	Область перекрытия
23	Углубление
3	Стык труб
4	Металлическое покрытие
5	Основное покрытие
6	Внутренняя поверхность
61	Внутренняя кромка
7	Наружная поверхность
71	Наружная кромка
8	Часть V-образной канавки
9	Часть J-образной канавки
10	Сварной шов
11	Корпус трубы с канавкой и гребнем
d	Толщина
L	Длина
D	Диаметр.

Claims (25)

1. Металлическая труба, содержащая корпус (1) трубы с внутренней и наружной поверхностями (6, 7) и два стыка (3) трубы, при этом на соответствующем конце корпуса (1) трубы расположено по переходной области (2), и внутренняя поверхность (6) корпуса (1) трубы между двумя переходными областями имеет по меньшей мере частичное основное покрытие (5), при этом переходная область (2) на внутренней поверхности (6) корпуса (1) трубы покрыта металлическим свариваемым материалом, обладающим антикоррозийными и/или устойчивыми к истиранию свойствами; по меньшей мере частично основное покрытие (5) на внутренней поверхности (6) корпуса (1) трубы частично покрывает металлическое покрытие (4) переходной области (2),

отличающаяся тем, что

основное покрытие (5) представляет собой напыленное металлическое основное покрытие (5).

2. Металлическая труба по п. 1, отличающаяся тем, что она представляет собой трубу для транспортировки нефти и газа.

3. Металлическая труба по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что металлическое покрытие (4) переходной области (2) состоит из металлического материала, предпочтительно из свариваемого нержавеющего материала, более предпочтительно из материала 2.4856.

4. Металлическая труба по одному из пп. 1-3, отличающаяся тем, что металлическое покрытие (4) имеет переменную толщину (d) в переходной области (2), предпочтительно толщину (d), увеличивающуюся по направлению к стыку (3) трубы.

5. Металлическая труба по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что металлическое покрытие (4) в переходной области (2) имеет среднюю толщину (d) от 0,1 мм до 2 мм, предпочтительно среднюю толщину (d) от 0,1 мм до 1 мм, еще более предпочтительно среднюю толщину (d) от 0,2 мм до 0,4 мм.

6. Металлическая труба по одному из пп. 1-5, отличающаяся тем, что стык (3) труб имеет по меньшей мере частично металлическое покрытие (4), предпочтительно из того же материала, что и металлическое покрытие (4) переходной области (2).

7. Металлическая труба по одному из пп. 1-6, отличающаяся тем, что длина (L) корпуса (1) трубы составляет более 10 м.

8. Металлическая труба по одному из пп. 1-7, отличающаяся тем, что корпус (1) трубы имеет внутренний диаметр (D) более 150 мм, предпочтительно более 250 мм.

9. Система из по меньшей мере двух металлических труб по одному из пп. 1-8, отличающаяся тем, что

- металлические трубы соединены между собой сварным швом (10); и

- по меньшей мере две сваренные друг с другом трубы имеют сплошное покрытие (4, 5) на внутренней поверхности (6), обладающее антикоррозийными и/или устойчивыми к истиранию свойствами.

10. Система из по меньшей мере двух металлических труб по п. 9, отличающаяся тем, что металлические трубы приварены друг к другу сварным швом (10), выполненным из материала металлического покрытия.

11. Способ изготовления металлической трубы по одному из пп. 1-8, при этом покрытие наносят несколько раз на внутреннюю поверхность (6) корпуса трубы, отличающийся тем, что

- переходную область (2) корпуса (1) трубы покрывают посредством наплавки металлическим материалом, обладающим антикоррозийными и/или устойчивыми к истиранию свойствами; и

- на внутреннюю поверхность (6) корпуса (1) трубы наносят основное покрытие (5), которое покрывает внутреннюю поверхность (6) корпуса (1) трубы и частично металлическое покрытие (4) переходной области (2).

12. Способ изготовления металлической трубы по п. 11, отличающийся тем, что для металлического покрытия (4) переходной области (2) применяют металлический материал, предпочтительно свариваемый нержавеющий материал, более предпочтительно материал 2.4856.

13. Способ изготовления металлической трубы по п. 11 или 12, отличающийся тем, что в переходной области (2) наносят металлическое покрытие (4) с переменной толщиной (d), предпочтительно с толщиной (d), увеличивающейся по направлению к стыку (3) трубы.

14. Способ изготовления металлической трубы по одному из пп. 11-13, отличающийся тем, что в переходной области (2) наносят металлическое покрытие (4) со средней толщиной (d) от 0,1 мм до 2 мм, предпочтительно со средней толщиной (d) от 0,1 мм до 1 мм, еще более предпочтительно со средней толщиной (d) от 0,2 мм до 0,4 мм.

15. Способ изготовления металлической трубы по одному из пп. 11-14, отличающийся тем, что

- на трубе, которая еще не была покрыта, на концах трубы с внутренней стороны наносят наплавленный шов в виде кольца;

- наплавленный шов обладает антикоррозийными и/или устойчивыми к истиранию свойствами; и

- трубу покрывают материалом основного покрытия изнутри, при этом часть наплавленного шва также снабжают слоем основного покрытия с перекрытием.

16. Способ изготовления системы из по меньшей мере двух металлических труб по одному из пп. 1-8, отличающийся тем, что стыки (3) труб сваривают друг с другом, предпочтительно материалом металлического покрытия.

Images