Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ НЕРАЗЪЕМНОГО МУФТОВОГО СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ

Изобретение относится к области строительства высоконапорных трубопроводов из металлических труб во всех отраслях промышленности, включая нефтедобывающую промышленность.

Известен способ неразъемного соединения металлических труб, включающий насадку труб на герметизирующую цилиндрическую втулку с кольцеобразным фланцем, установку на трубы с внешней стороны обжимной цилиндрической муфты с кольцевой проточкой на наружной поверхности с сечением в виде трапеции, расположение боковых сторон трапеции по разные стороны от стыка, а редуцирование муфты производят от одного торца к другому, направляя редуцирующую силу под углом 70-84° к наружной поверхности обжимной муфты (патент RU №2016338, заявка №4855725/29 от 31.07.1990).

Недостатком данного способа соединения труб является низкая надежность по прочности для труб, используемых при строительстве трубопроводов на рабочее давление Р_р≥20 МПа (200 кгс/см²), где гидравлическое испытание трубопроводов на прочность проводят с коэффициентом, равным 1,25 Р_р или 1,5 P_p. Прочность соединения обеспечивается только муфтой, где утолщенные концы муфты образуют с концами труб замки, но на трубах большого диаметра не обеспечивается высокая прочность замкового соединения.

Известен способ неразъемного соединения металлических труб, который взят за прототип (патент RU №2155291, заявка №99102444/06 от 09.02.1999), где муфта имеет на наружной поверхности кольцевую проточку в сечении в виде трапеции, образуя по концам утолщения, а напротив утолщений муфты на внутренней поверхности нарезают резьбу, наносят антикоррозионное покрытие на внутреннюю поверхность муфты, заполняют впадины резьбы герметизирующим материалом и деформируют муфту до затекания металла труб во впадины резьбы муфты. Дополнительно нарезают резьбы на концах труб на длине не более, чем половина длины кольцевой проточки муфты, нанося при этом на внутреннюю поверхность муфты антикоррозионное покрытие толщиной, превышающей высоту профиля резьбы, нарезанных на наружной поверхности концов труб и в процессе деформации муфты происходит затекание части материала антикоррозионного покрытия муфты во впадины резьбы концов труб.

Недостатком данного способа соединения является также низкая прочность соединения для труб, используемых при строительстве нефтепромысловых трубопроводов высокого давления. В этом способе соединения металл трубы не полностью врезается во впадины резьбы муфты, так как не очень-то большое расстояние между соседними гребнями резьбы.

Известен способ неразъемного муфтового соединения металлических труб с внутренним покрытием, включающий выполнение кольцевых проточек на наружной поверхности концов труб с образованием между ними кольцевых гребней с острой кромкой, размещение герметика между наружной поверхностью концов труб и муфтой, установку вкладыша внутри концов труб и муфты с наружной кольцевой проточкой снаружи концов труб и соединение труб путем редуцирования муфты от одного конца к другому до получения замкового соединения с концами труб с натягом и герметизацией внутренней поверхности концов труб вкладышем, где на наружной поверхности концов труб на расстоянии от их торцов не менее, чем толщина стенки труб и на длине меньшей, чем половина длины муфты, делают кольцевые проточки глубиной до 4 мм и шириной, превышающей толщину стенки труб, оставляя между ними кольцевые выступы шириной меньшей, чем толщина стенки труб, устанавливают в одну или несколько кольцевых проточек каждой из труб уплотнительные кольца, а на наружной поверхности концов муфты делают кольцевые проточки, ширина которых превышает толщину стенки труб, устанавливают муфту на концах труб, при которой кольцевые проточки муфты частично охватывают крайние внутренние кольцевые проточки труб, и редуцируют муфту до затекания металла муфты в кольцевые проточки труб с одновременной врезкой кольцевых выступов труб в металл муфты и с образованием кольцевыми проточками муфты замкового соединения с концами труб за пределами крайних внутренних кольцевых проточек труб (Патент РФ №2245478, МПК кл. F16L 13/00, заявлено 11.03.2003 г., опубликовано 27.01.2005 г.).

Задачей изобретения является упрощение изготовления труб для их соединения муфтой и снижение стоимости соединения труб с одновременным сохранением прочности соединения труб при строительстве нефтепромысловых трубопроводов высокого давления.

Поставленная задача достигается тем, что в способе неразъемного муфтового соединения металлических труб, включающем размещение на наружной поверхности концов труб уплотнений, установку внутри концов труб втулки, а снаружи концов труб муфты и соединение труб путем обжатия муфты редуцированием, где новым является то, что на наружной поверхности втулки выполняют кольцевые выступы с острой кромкой, между которыми оставляют широкие кольцевые проточки и обжимают муфту путем редуцирования вместе с концами труб до уменьшения внутреннего диаметра концов труб до величины меньшей, чем наружный диаметр кольцевых проточек втулки, при котором кольцевые выступы втулки с острыми кромками врезаются в металл концов труб. Новым является то, что между втулкой и концами труб устанавливают уплотнительные элементы. Новым является то, что склеивают между собою контактируемые поверхности втулки и концов труб. Новым является то, что втулку изготавливают из металла, твердость которого не ниже, чем у металла труб.

Благодаря указанным отличительным признакам, упрощается изготовление труб для их соединения муфтой и снижается стоимость соединения труб с одновременным сохранением прочности соединения труб при строительстве нефтепромысловых трубопроводов высокого давления.

На чертеже показан общий вид соединения труб, полученного предлагаемым способом неразъемного муфтового соединения металлических труб, где 1 - металлические трубы; 2 - втулка; 3 - кольцевые выступы с острыми кромками; 4 - кольцевые уплотнительные элементы; 5 - уплотнительные кольца; 6 - муфта, имеющая по концам утолщения; 7 - замковые соединения муфты 6 с концами металлических труб 1.

Способ осуществляют следующим образом. На наружной поверхности втулки 2 выполняют кольцевые выступы с острой кромкой 3, между которыми оставляют широкие кольцевые проточки. В кольцевые проточки устанавливают кольцевые уплотнительные элементы 4. На наружной поверхности концов металлических труб 1 размещают уплотнительные кольца 5, изготовленные из резины, имеющие в поперечном сечении форму прямоугольника. Надевают муфту 6 на одну из металлических труб 1. Устанавливают внутри конца этой металлической трубы 1 втулку 2. При этом втулка 2 упирается со своим упором в торец металлической трубы 1. Затем на втулку 2 надвигают вторую металлическую трубу 1, которая упирается в торец первой металлической трубы 1. Перемещают муфту 6 на вторую металлическую трубу 1. При этом муфта 6 одинаково охватывает концы металлических труб 1. При помощи гидравлической установки, имеющей разъемные фильеру и упор, обжимают муфту 6 путем редуцирования вместе с концами металлических труб 1 до уменьшения внутреннего диаметра концов металлических труб 1 до величины, меньшей, чем наружный диаметр кольцевых проточек втулки. При этом кольцевые выступы 3 втулки 2 своими острыми кромками врезаются в металл концов металлических труб 1. Утолщения муфты 6 образуют с концами металлических труб 1 замковые соединения 7. Кроме того, для увеличения прочности соединения склеивают между собою контактируемые поверхности втулки 2 и концы металлических труб 1. Также втулку 2 изготавливают из металла, твердость которого не ниже, чем у металлических труб 1.

Как видно из описания, что отпадает необходимость делать кольцевые выступы на концах металлических труб, что упрощает изготовление труб для их соединения муфтой и снижает стоимость соединения труб с одновременным сохранением прочности соединения труб при строительстве нефтепромысловых трубопроводов высокого давления.