Способ соединения труб с помощью промежуточной вставки

(я 5 В 23 К 20/12 СПАТЕНТ СССР)ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИДЕТЕЛЬСТВ А ВТОРСКОМ но-ис- ехнике нт и монвого7,рением,С ПОМОЩЬЮ ГОСУДАРСТВ Е Н Н ОЕ ПАТЕ НТН О ЕВЕДОМСТВО СССР(71) Всесоюзный нефтяной наследовательский институт побезопасности(54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБПРОМЕЖУТОЦНОР ВТУЛКИ Изобретение относится к нефтегазодобывающей,промышленности, в частности к технике соединения концовтруб при укладке промысловых и магистральных трубопроводов на морскоедно.Известна установка УНТдля наплавки металла трением на базе горизонтального токарного станка с механизмом гидравлической осадки 1,Для зажатия концов, свариваемых засчет силы трения деталей, используются трехкулачковые патроны, Сваркаконцов производится в неподвижнойвтулке. Установка не приесллима длясоединения длинномерных деталей, каковыми являются трубы и трубопроворы,Известна установка, включающая.механизмы зажатия концов труб и их БО 1773644 А 1(57) Использование: соединение концов труб при укларке промысловых имагистральных трубопроводов на дно сприменением сварки трением Сущностьизобретения: вставку выполняют н виде ступенчатой втулки, на концах которой устанавливают крепежные болты.После разогрева вставки вращениеми осадки осуществляют рополнительнуюфиксацию концов труб, Расстояниемежду болтами определяют из заданного выражения. Наличие дополнительной фиксации разгружает сварное срединение от изгибающего момента впроцессе опускания нитки трубопровода на рно. 5 ил,осарку и вращающуюся втулку, в результате чего производится сварка за счет нагрева от сил трения между торцами деталей 21, К недостаткам способа относится то, что требуется большое количество энергии для прогрева большого размера втулки, Кроме того, так как прочность шва не рассчитана на изгиб, возникающий при спуске нити труб с трубоукладчика в 4 море, возможны при этол поломки труб в месте их сварки со всеми вытекающими последствиями: нарушением эко- - д логии окружающей среды, потерями нефти и газа, удорожанием последних, трудностями проверения подворных ремонтных работ водолазами, Уменьшается сечение труб.Цель изобретения заключается вповышении качества соединения.Цель ростигается тем, что вставку-втулку выполняют в виде ступенчатой детали, на концах которой устанавливают крепежные болты, посредством которых после осарки осущест-.вляют рополнительную Фиксацию концов труб, прицем расстояние между болтами (1.) опререляют из выражения10К О) -;)1уд(дг,р ) фгде К - коэФФициент запаса прочности;0 и 1 - наружный и внутренний диаметры труб.Последнее разгружает сварное соединение при спуске нити труб с трубо"укладчика на морское дно,На фиг. 1 показан трубоукладцикпри производстве работ по укладкетруб на морское дно; на Фиг,2 показаны узел сварки трением, механизмывращения втулки трубным ключом, зажимов концов труб и осадки их с упором торцов в ступенчатый выступ втулки; на Фиг.3 - механизмы в исходномположении перед зажимом конца трубывставлением концов труб внутрь ступенчатой втулки; на Фиг,4 показан ЗОразрез А-А на Фиг.3; на Фиг.5 показано сецение Б-Б на Фиг.3.Способ осуществляется слерующимустройством.Трубоукладчик 1 имеет кран 2, который поддерживает спускаемую в море3 на морское дно 4 колонну труб сторцом последней трубы 5, которыйдолжен быть приварен трением к торцуочередной трубы 6, Для этого в промежуточной вставке между торцами трубпредусматривается внутренний бурт 7ступенчатой втулки 8, расположеннойконцентрицно относительно труб 5 и 6,Втулка 8 имеет по краям нарезанныеотверстия, куда по периметру ввинцены крепежные болты 9 с контргайками10 дополнительной Фиксации концовтруб, расстояние межру болтами 9 1,На наружную поверхность втулки 8 надет трубный ключ 11 с рукояткой 12,в которую упирается водило 13. Последнее посажено на разрезную шестерню 14, приводимую во вращениедвумя шестернями: приводом 16. Шестерни 15 соеринены между собой паразитной шестерней. Все шестерни смон-тированы в корпусе 17, в центре кону.са которого помещены клинья 18 зажатия труб, С другой стороны втулка 8имеет подобный корпус 19, в конусноеотверстие которого вставлены аналогичные клинья 20, Оба корпуса 17 и19 соеринены направляющей 21 и имеютнарезанные отверстия с правой и левой резьбами куда ввинчен винт 22механизма осадки также с правой и левой резьбами, приворимый вовращение привором 23, Приворы 16 и23 могут быть как электрические,пневматические, так и гидравлические.Оба привода имеют муФты ограничениямомента (не показаны),Описание принципа работы устрой"ства и способа,Перед сваркой клиновые захваты 20раздвигают, Трубу 6 еще не зажали,а только вставили с торца или черезбоковой разрез захвата внутрь него.Конец трубы 5 уже зажали в захвате18. Втулку 8 без трубного ключа 11устанавливают между торцами свариваемых труб 5 и 6, но еще не нарелина них (Фиг. 3), При необхоримостипроизвести сварку трением оцерернойтрубы 6 вращают винт 22, вставляя собеих сторон втулки 8 концы труб 5и 6, Болты 9 при этом расслабляюти они не касаются поверхностей труб.В горизонтальном положении втулка 8урерживается вручную или подвешивается к опоре (не показана), Торцытруб 5 и 6 сворят внутри втулки 8 иупирают в ее бурт 7, как это показано на Фиг,2 (трубу 6 .при этом предварительно зажимают в клиновом захвате), Ключ 11 устанавливают на втулке 8, Затем вклюцают приворы 16 и23. Привод через шестерни 15 и 14начинает вращать ворило 13 со скоростью "700 об/мин (при нахожденииорной шестерни 15 в разрезе шестерни 14 послернюю вращает рругая инаоборот), С такой же скоростью вращают. ключ 11, а следовательно, ивтулку 8, производя работу трениямежду торцами труб 5 и 6 и буртом 7,Так как торцы труб 5 и 6 прижимаютк обеим сторонам бурта 7 привором23, то церез несколько секунд обаторца и бурт, 7 раскаляют ро краснаи сваривают. При этом приводы засчет проскальзывания в муФтахограницения мощности останавливают. Ихвыключают. После этого закрепляютболты 9, Фиксируя трубы 5 и б в цент 5 17 ре втулки 8, и контрят их гайками 10, Затем снимают сваренную часть труб краном 2 с механизмов сближения и вращения и.производят спуск го" тового участка труб .на морское дно 4, Причем момент, действующий на трубы И 91;, где Ь - плечо; Я - вес труб,1 уравновешивают моментом И = Р -,2 щ где Р - сила среза, тогда Р=-1- и напряжение среза о, = ---- , аэ М РЯЬ напряжение от изгиба б - - " - "- - -,ъ 0,1(В -Й )но так как КФ, = 0,8 бд, где К - запас процности, то пишем равенство4 КР 0 8 РЯ 1.диз которого уВ -а 7 0,1(У-аф)определяют 1 = у 2-;РТаким образом, ввиду узкой полоски участка нагрева втулки 8 последняя будет более эффективно сварена с концами труб 5 и б, а наличие допол 736446 нительной фиксации разгрузит сварной шов от изгибающего момента,Формула изобретенияСпособ соединения труб с помощьюпромежуточной вставки, при которомтрубы зажимают, вставку вращают, а 10 после разогрева производят осадку,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения качества соединения, вставку выполняют в виде ступенчатой втулки, на концах которой 15 радиально устанавливают крепежныеболты, после осадки дополнительнофиксируют концы труб крепежными бол"тами, причем расстояние между болтами (1) определяют из выражения20К(Э -й )1П(-у) фгде К - коэФФициент запаса прочности;25 0 и д - наружный и внутренний диаметры, труб,Составитель Б,Кирш,Техред М,Моргентал Корректор Л.Мотыл Редактор Т.Федото ЖПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гаг 10 Заказ 1205 ВНИИПИ Госуда венного комитет 113035, Москва,Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР