Труба с лейнером

Труба с лейнером относится к области трубопроводного транспорта и может быть использована при изготовлении насосно-компрессорных труб (НКТ), сооружении нефтепромысловых трубопроводов, газопроводов, трубопроводов жилищно-коммунального хозяйства и других трубопроводов, транспортирующих коррозионно-агрессивные среды, в том числе на химических производствах. Труба включает наружную металлическую трубу с резьбой на обоих концах внешней поверхности и внутреннюю полимерную трубу - лейнер, имеющих одинаковую длину. При этом наружная труба и лейнер жестко связанны между собой межтрубной прослойкой скрепляющего слоя, которым равномерно заполнено пространство между внутренней поверхностью наружной трубы и внешней поверхностью лейнера. По торцам трубы в зазоре между наружной трубой и лейнером установлены уплотнители из полимерного материала, упирающиеся внутренней торцевой поверхностью фланцев в торец наружной металлической трубы. В уплотнителях имеются отверстия для заполнения межтрубного пространства скрепляющим слоем, закрытые конусными штифтами из коррозионно-стойкого материала вровень с внешней торцевой поверхностью фланцев уплотнителей. Техническим результатом является повышение коррозионной стойкости труб, увеличение долговечности и экономической эффективности. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту и может быть использована в нефтедобывающей промышленности при добыче и транспортировке нефти и газа, при закачке нефтепромысловых пластовых и сточных вод в пласт, на химических производствах, а также в жилищно-коммунальном хозяйстве.

В качестве прототипа предлагаемой полезной модели взята металлополимерная труба по патенту RU 2324856 С1, состоящая из металлической трубы с конической резьбой на обоих концах, внутренней полимерной трубы с внешним диаметром, меньшим внутреннего диаметра металлической трубы, связанных между собой межтрубной прослойкой цементного раствора, торцы металлической трубы защищены посаженными на внутреннюю поверхность металлической трубы фиксаторами в виде металлических втулок с буртами и цилиндрической посадочной частью, диаметр наружной поверхности посадочной части фиксаторов равен внутреннему диаметру наружной металлической трубы, диаметр внутренней поверхности фиксаторов равен внутреннему диаметру полимерной трубы, наружная поверхность буртов выполнена конической с углом конусности, равным углу конической резьбы металлической трубы, большой диаметр конической поверхности буртов равен наружному диаметру прилегающего края конической резьбы металлической трубы, в качестве полимерной трубы использована тонкостенная стеклопластиковая труба с гладкой внутренней поверхностью, наружный диаметр которой на 1÷1,5 мм меньше внутреннего диаметра металлической трубы, а ее длина меньше длины металлической трубы на удвоенную длину посадочной поверхности фиксатора, тонкостенная внутренняя стеклопластиковая труба с обеих сторон собственными торцами упирается во внутренние торцы фиксаторов.

Недостатки известной металлополимерной трубы заключаются в следующем:

1. По данным Американского нефтяного института (API), в большинстве случаев (55%) отказы стальных насосно-компрессорных труб (НКТ) происходят по причине отказа соединения труб вызванного коррозионной активностью транспортируемой среды. Отказы по причине коррозии по телу стальных труб наблюдаются лишь в 12% случаев от общего количества отказов. В известной металлополимерной трубе решена проблема коррозии по телу труб путем установки внутренней стеклопластиковой трубы, но в большинстве случаев, наиболее уязвимым местом НКТ является соединение вблизи торцов труб, где коррозионные процессы обостряются. В рассматриваемом прототипе, внутренняя и торцевая поверхность металлополимерных труб вблизи соединения выполняется из металлических фиксаторов напрямую контактирующих с коррозионно-активной средой. Поскольку металлические фиксаторы подвержены коррозии, то в 55% случаев это не решает проблемы повышения надежности и долговечности. Коррозионная стойкость известных металлополимерных труб является недостаточной.

2. В рассматриваемом прототипе металлические фиксаторы стыкуются со стеклопластиковой оболочкой через клеевой шов на внутренней поверхности трубы, который обеспечивает общую герметичность трубы. Модуль упругости и коэффициент температурной деформации для металла и стеклопластика различны. При изменении температуры эксплуатации это будет вызывать разницу деформаций стеклопластиковой оболочки и металлического фиксатора, что будет вызывать возникновение дополнительных напряжений в клеевом шве и, как следствие, его растрескивание. Это нарушит герметичность конструкции и будет вызвать попадание агрессивной среды в межтрубное пространство с цементной прослойкой, что повлечет отказ или сократит долговечность трубы.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности и долговечности металлополимерных труб за счет полного исключения контакта металлических деталей подверженных коррозионным процессам с транспортируемой агрессивной средой и обеспечения эквивалентного напряженного состояния по всей внутренней поверхности трубы за счет использования материалов с родственными упругими характеристиками и температурными свойствами.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемой полезной модели, наружная металлическая труба с резьбой на обоих концах наружной поверхности и внутренняя труба - лейнер (от англ. liner - тех. вкладыш, втулка, гильза) выполнены одинаковой длины. Лейнер представляет собой полимерную трубу с гладкой внутренней поверхностью, внешний диаметр которой меньше внутреннего диаметра металлической трубы и может быть изготовлен из стеклопластика, базальтопластика либо из любого другого известного композиционного армированного материала, обеспечивающего требуемую коррозионную стойкость и прочностные показатели. В качестве наружной металлической трубы может быть использована новая труба или труба, бывшая в употреблении (БУ).

В зазор между наружной металлической трубой и лейнером по торцам вставлены уплотнители, которые исключают контакт металлической трубы и скрепляющего слоя с агрессивной средой при эксплуатации трубы. Уплотнители также обеспечивают центрирование лейнера внутри наружной металлической трубы в процессе ее изготовления.

Уплотнитель представляет собой втулку из полимерного антикоррозийного материала, внешний диаметр которой равен внутреннему диаметру наружной металлической трубы, а внутренний диаметр втулки равен наружному диаметру лейнера. С одного торца втулка имеет фланец, упирающийся внутренней торцевой поверхностью в торец наружной металлической трубы, при этом внешний диаметр фланца не превышает внешний диаметр наружной металлической трубы.

В уплотнителях выполнены отверстия, через которые осуществляется заполнение межтрубного пространства скрепляющим слоем при изготовлении трубы. Отверстия закрываются конусными штифтами из коррозионно-стойкого материала вровень с внешней торцевой поверхностью фланцев уплотнителей. В качестве скрепляющего слоя может быть использован цементный раствор, а также любая известная полиуретановая композиция или полимерное связующее, отвердевающие после установки лейнера.

На фиг.1 представлен продольный разрез стенки трубы с внутренним лейнером, где 1- наружная металлическая труба, 2 - лейнер, 3 - скрепляющий слой, 4 - уплотнитель, 5 - конусный штифт.

Труба с лейнером (фиг.1) включает наружную металлическую трубу 1 с резьбой на обоих концах внешней поверхности и внутреннюю полимерную трубу - лейнер 2, имеющих одинаковую длину. Наружная металлическая труба 1 и лейнер 2 жестко связанны между собой межтрубной прослойкой скрепляющего слоя 3, которым равномерно заполнено пространство между внутренней поверхностью металлической трубы 1 и наружной поверхностью лейнера 2. По торцам трубы в зазоре между наружной металлической трубой 1 и лейнером 2 установлены уплотнители из полимерного материала 4, упирающиеся внутренней торцевой поверхностью фланцев в торец наружной металлической трубы 1. В уплотнителях 4 имеются отверстия для заполнения межтрубного пространства скрепляющим слоем 3, закрытые конусными штифтами 5 из коррозионно-стойкого материала вровень с внешней торцевой поверхностью фланцев уплотнителей.

Тем самым, предлагаемая полезная модель позволяет предотвратить процессы коррозии за счет отсутствия металлических элементов, контактирующих с агрессивной средой, и избежать применения клеевых соединений типа «металл-полимер» имеющих низкую надежность на внутренней поверхности. Применение указанных признаков позволяет получить надежные трубы полностью не подверженные процессам внутренней коррозии.

1. Труба с лейнером, включающая наружную металлическую трубу с конической резьбой на обоих концах внешней поверхности, внутреннюю полимерную трубу (лейнер) с гладкой внутренней поверхностью, наружный диаметр которой меньше внутреннего диаметра металлической трубы, при этом металлическая и полимерная трубы жестко связаны между собой скрепляющим слоем, отличающаяся тем, что внутренняя труба (лейнер) выполнена длиной, равной длине наружной металлической трубы, в зазоре между металлической трубой и лейнером по торцам установлены уплотнители из полимерного материала в виде втулок, внешний диаметр которых равен внутреннему диаметру наружной трубы, а внутренний диаметр равен наружному диаметру лейнера, с одного торца втулки имеют фланец, упирающийся внутренней торцевой поверхностью в торец наружной металлической трубы, при этом внешний диаметр фланца не превышает внешний диаметр наружной металлической трубы, в уплотнителях выполнены отверстия для заполнения межтрубного пространства скрепляющим слоем, закрытые конусными штифтами из коррозионно-стойкого материала вровень с внешней торцевой поверхностью фланцев уплотнителей.

2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что лейнер выполнен из стеклопластика.

3. Труба по п.1, отличающаяся тем, что лейнер выполнен из базальтопластика.

4. Труба по п.1, отличающаяся тем, что лейнер выполнен из любого известного композиционного армированного материала, обеспечивающего требуемую коррозионную стойкость и прочностные показатели.

5. Труба по п.1, отличающаяся тем, что в качестве скрепляющего слоя использован цементный раствор.

6. Труба по п.1, отличающаяся тем, что в качестве скрепляющего слоя использовано полимерное связующее, отвердевающее после установки лейнера.