Результат интеллектуальной деятельности: Труба с внутренним защитным покрытием

Изобретение относится к выпуску труб с внутренним покрытием, которые могут быть использованы во всех отраслях промышленности, включая и нефтегазодобывающую промышленность, при строительстве промысловых и технологических трубопроводов, по которым транспортируют агрессивные промысловые среды.

Известна конструкция трубы с внутренним защитным покрытием (патент РФ №2130147, кл. F16L 13/00; 9/00, по заявке №97111225/06 от 01.07.1997 г., опубл. 10.05.1999 г., бюл. №13), где труба с внутренним защитным покрытием включает в себя цилиндрические оболочки из коррозионностойкой стали с толщиной стенки 0,1-2,0 мм, которые закреплены с трубой продольным коррозионностойким сварным швом.

Недостатком данной конструкции трубы с внутренним защитным покрытием является то, что места перехода от внутренней поверхности трубы из углеродистой или низколегированных марок сталей к внутренней поверхности цилиндрических оболочек из коррозионностойкой стали имеют разный коэффициент температурного линейного расширения. Кроме того, очень низкая адгезия материалов покрытий к коррозионностойкой стали. По этой причине и происходит преждевременный выход из строя защитного покрытия, что соответственно приводит к коррозионному разрушению металла труб.

Известна конструкция трубы с внутренним защитным покрытием (патент №2181458, кл. F16L 58/04, по заявке №2000107727/06 от 29.03.2000 г., опубл. 20.04.2002 г.), где труба с внутренним защитным покрытием содержит цилиндрические вкладыши внутри концов трубы из свариваемого коррозионностойкого металла, которые выполнены многослойными из тонкостенного коррозионностойкого металла с толщиной стенки 0,05-1,5 мм навивкой или из отдельных колец, наружная поверхность внешнего слоя которых соединена с внутренней поверхностью концов трубы и слоев между собой склеиванием, пайкой, сваркой или их комбинацией. Кроме того, внутренние концы вкладышей выполнены ступенчатыми, ступени которых содержат один или более слоев навивки или отдельных колец, а на ступени нанесено внутреннее защитное покрытие. Наружные концы вкладышей имеют толщину стенки от 0,7 мм до 5 мм в зависимости от толщины стенки трубы. Слои вкладышей выполнены из коррозионностойкого металла с разной толщиной стенки, причем внутренние слои вкладышей выполнены из металла с большей толщиной стенки. Торцы слоев наружных концов вкладышей соединены между собой и с металлом трубы прерывистым или сплошным коррозионностойким сварным швом. Слои вкладышей изолированы между собой клеящим антикоррозионным диэлектрическим материалом.

Данная конструкция трубы с внутренним защитным покрытием имеет те же недостатки, что и предыдущая, хотя они выполнены ступенчатыми. То есть по причине очень низкой адгезии материалов покрытий к коррозионностойкой стали происходит преждевременный выход из строя защитного покрытия. По этой причине и происходит коррозионное разрушение металла труб в околошовной зоне из-за электрохимической коррозии, так как металл труб и оболочек из коррозионностойкой стали имеет различный стандартный электродный потенциал. При транспортировании по трубопроводу обводненной нефти или промысловых сточных вод из-за разности потенциалов будет интенсивно разрушаться металл труб в околошовной зоне.

За прототип взята конструкция трубы с защитным покрытием трубы с внутренним защитным покрытием (патент №2540199, кл. F16L 58/04, по заявке №2013104786/06 от 05.02.2013 г., опубл. 10.02.2015 г.), где труба с внутренним защитным покрытием и втулками из коррозионностойкой стали содержит трубу, внутреннее защитное покрытие, удаленное от концов трубы, и втулки из коррозионностойкой стали, размещенные внутри концов трубы, где новым является то, что втулки из коррозионностойкой стали перекрывают часть внутреннего защитного покрытия трубы и закреплены внутри концов трубы путем их раздачи или обжима концов трубы, при этом соединение внутренних концов втулок из коррозионностойкой стали с концами трубы герметизировано путем склеивания их между собой или размещения между ними упругого эластичного уплотнительного материала.

Недостатком данной конструкции является то, что втулка из коррозионностойкой стали при небольшой толщине стенки не обеспечивает качественную защиту сварного соединения от коррозии, так как могут быть прожоги втулки при соединении сваркой, а также металл трубы может попасть в корень сварного шва, что приведет к преждевременному выходу сварного соединения из-за коррозии. При увеличении толщины стенки втулки увеличивается расход коррозионностойкой стали.

Задача изобретения - экономия коррозионностойкой стали и обеспечение надежности защиты от коррозии сварного соединения труб с внутренним покрытием.

Поставленная задача решается следующим образом. В трубе с внутренним защитным покрытием, включающей трубу, внутреннее защитное покрытие, обечайки из коррозионностойкой стали, которыми герметично перекрыты концы внутреннего защитного покрытия и фаски под сварку, новым является то, что между концами трубы и обечаек из коррозионностойкой стали установлены кольца из коррозионностойкой стали. Кольца из коррозионностойкой стали размещены в раструбах концов трубы. Между концами трубы и обечаек из коррозионностойкой стали в продолжение колец из коррозионностойкой стали установлены обечайки из углеродистой стали. Обечайки из коррозионностойкой и углеродистой стали соединены местами между собою сваркой, например, контактной.

Установление между концами трубы и обечаек из коррозионностойкой стали колец из коррозионностойкой стали позволяет сэкономить коррозионностойкую сталь и обеспечивает надежность защиты от коррозии сварного соединения труб с внутренним покрытием, так как отпадает необходимость увеличения толщины обечайки из коррозионностойкой стали для обеспечения надежности защиты от коррозии сварного соединения труб с внутренним покрытием, а увеличение толщины слоя из коррозионностойкой стали происходит только по торцам трубы с внутренним защитным покрытием. Размещение колец из коррозионностойкой стали в раструбах концов трубы позволяет увеличить площадь поперечного сечения трубы по их концам. Установление между концами трубы и обечаек из коррозионностойкой стали в продолжение колец из коррозионностойкой стали обечаек из углеродистой стали позволяет сделать плавный переход обечаек из коррозионностойкой стали от колец из коррозионностойкой стали к внутреннему покрытию труб. Соединение обечаек из коррозионностойкой и углеродистой стали местами между собою сваркой, например, контактной обеспечивает более качественное закрепление их между собою для трубы большого диаметра.

Изобретение иллюстрируется следующим чертежом. На фиг. показан разрез общего вида трубы с внутренним защитным покрытием. Труба 1 имеет внутреннее защитное покрытие 2, которое удалено от концов трубы на безопасное расстояние, при котором не будет происходить разрушение материала покрытия при соединении труб электродуговой сваркой, обечайки 3 из коррозионностойкой стали перекрывают часть внутреннего защитного покрытия 2, и закреплены они внутри концов трубы путем их раздачи. Между концами трубы 1 и обечайками 3 из коррозионностойкой стали установлены кольца 4 из коррозионностойкой стали. Между концами трубы 1 и обечайками 3 из коррозионностойкой стали в продолжение колец 4 из коррозионностойкой стали установлены обечайки 5 из углеродистой стали. Соединение внутренних концов обечаек 3 из коррозионностойкой стали с концами трубы 1 герметизированы путем склеивания или при помощи эластичного уплотнительного материала 6.

Изготавливают трубу с внутренним защитным покрытием в следующей последовательности. Трубу 1, изготовленную из углеродистой стали, очищают изнутри, наносят по известной технологии внутреннее защитное покрытие 2, например, по грунтовке порошком ПЭП 585 на основе эпоксидных смол. При этом внутреннее защитное покрытие 2 удаляют от концов трубы на расстояние не менее 50 мм, при котором не происходит разрушение материала покрытия при соединении труб электродуговой сваркой. Величина этого расстояния зависит от толщины стенки соединяемых электродуговой сваркой труб. На концы обечаек 3, изготовленных из коррозионностойкой стали, например из высоколегированной стали марки 12Х18Н10Т, устанавливают с одной стороны кольца 4 из коррозионностойкой стали и обечайки 5 из углеродистой стали, а с другой стороны эластичный уплотнительный материал 6 в виде плоского кольца. Все это в собранном виде устанавливают внутри концов трубы 1 с внутренним защитным покрытием 2 и закрепляют внутри концов трубы 1 путем раздачи в радиальном направлении при помощи дорна, передвигающегося в осевом направлении при помощи гидравлического пресса, что позволяет надежно и плотно их закрепить внутри концов трубы. Затем на концах трубы 1, колец 4 и обечаек 3 из коррозионностойкой стали делают соответствующие фаски под сварку при помощи переносного трубореза.

На концах трубы 1 делают раструбы для колец из коррозионностойкой стали, что позволяет увеличить площадь поперечного сечения трубы по их концам.

На трубе 1 большого диаметра обечайки 3 из коррозионностойкой стали и обечайки 5 из углеродистой стали соединяют между собою сваркой, например, контактной. Это обеспечивает более качественное их закрепление между собою.

При строительстве трубопровода соединяют трубы с внутренним защитным покрытием электродуговой сваркой по технологии соединения сваркой двухслойных сталей. Сначала соединяют сваркой слои, образованные обечайками и кольцами из коррозионностойкой стали. Для этого используют соответствующие электроды со стержнем из коррозионностойкой стали. Потом соединяют сваркой концы труб электродами для сварки углеродистых сталей, то есть идет полное заполнение сварного шва.

Такая конструкция трубы с внутренним покрытием позволяет сэкономить коррозионностойкую сталь и одновременно обеспечивает надежную защиту от коррозии сварного соединения труб с внутренним покрытием.