Фитинг для трубопровода

 

Изобретение относится к строительству и используется при прокладке трубопроводов в местах их поворота. Фитинг выполнен в виде соединенных под углом сваркой по меньшей мере двух отрезков трубы из высокопрочного чугуна с одинаковым диаметром условного прохода. Дана математическая зависимость ширины сварного шва от угла поворота трубопровода и толщины стенки фитинга. Даны рекомендации по выбору материалов сварного шва и приведены сведения о присоединительных элементах фитинга. Расширяет арсенал технических средств. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к фасонным частям трубопроводов и может использоваться в различных отраслях при прокладке трубопроводов для осуществления их поворота под различными углами и в различных плоскостях.

Известно колено трубопровода с круглыми основаниями (см. авторское свидетельство СССР 358579 МКИ F 16 L 43/00, публ. 1972 г., Бюл. из. 34), содержащее сваренные между собой круглые основания и криволинейные участки, в котором с целью уменьшения трудоемкости сборки один из криволинейных участков имеет в поперечном сечении форму квадрата. Недостаток такой конструкции - низкая технологичность и низкая унификация.

Патентом СССР 476762, МПК F 16 L 43/00, публ. 1975 г., Бюл. из. 25 защищен фитинг для трубопровода, вход и выход которого имеют круглое сечение. Промежуточные сечения выполнены так, что их высота в направлении, перпендикулярном плоскости продольной оси фитинга, плавно увеличивается до максимума, а затем высота и ширина плавно выравниваются до величины диаметра трубопровода. Недостаток такого фитинга - низкая технологичность и низкая унификация.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является угловое соединение трубопровода, содержащее входной и выходной патрубки, соединенные сваркой с центральным патрубком. Патрубки представляют собой отрезки трубы из высокопрочного чугуна (см. описание полезной модели 627, МПК 7 F 16 L 43/00, публ. 16.07.95 г., Бюл. 7).

Сварные фасонные части - фитинги для трубопровода из высокопрочного чугуна - превосходят стальные по коррозионной стойкости, усталостной прочности и стойкости при низких температурах, однако их механическая прочность сравнима с прочностью стальных лишь при высоком качестве сварного соединения, которое во многом определяется отношением площади сварного шва к толщине стенки свариваемых деталей. Из-за высокой стоимости никеля (соответственно, и никельсодержащего сплава) стоимость сварного соединения в большой степени зависит от количества используемого при сварке присадочного материала и содержания в нем никеля.

Технический результат, на достижение которого направлено создание изобретения, - повышение качества фитинга для трубопровода из высокопрочного чугуна и снижение себестоимости изготовления.

Указанный технический результат достигается тем, что в фитинге для трубопровода, который выполнен в виде соединенных под углом сваркой хотя бы двух отрезков трубы из высокопрочного чугуна с одинаковым диаметром условного прохода, сварной шов имеет ширину на любом его участке, равную B=(0,15. ..3,15)(1+cos/2)S, где В - ширина сварного шва, мм, S - номинальная толщина стенки трубы, из которой изготовлен фитинг, мм, - угол, под которым соединены сваренные отрезки труб.

Сварной шов выполнен из высокопрочного чугуна, легированного никелем с содержанием никеля не менее 0,5% от массы, или из железоникельсодержащего сплава с содержанием никеля 40...95% от массы, или материала, идентичного материалу отрезков трубы. Вход и/или выход фитинга для трубопровода снабжены раструбом или фланцем.

При ширине шва, превышающей указанные пределы, значительно увеличивается зона термического влияния основного металла (т.к. при широких швах увеличивается количество жидкого металла, а следовательно, время воздействия на металл трубы), что приводит к структурной неоднородности в околошовной зоне; при этом увеличиваются затраты на дорогостоящий присадочный металл, а следовательно, растет себестоимость изготовления фитинга. При ширине шва, меньшей указанного предела, наблюдаются дефекты в сварном шве: наличие пор и непроплавление по глубине. Таким образом, в обоих случаях резко снижается качество сварного шва.

Заявленное техническое решение соответствует критерию "новизна", т.к. его отличительные признаки не описаны в известных источниках информации. Авторами установлена зависимость между шириной сварного шва, которой (при заданной его конфигурации) пропорциональны площадь сечения шва и его объем, и толщиной стенки свариваемых отрезков труб из высокопрочного чугуна, при выполнении которой обеспечивается высокое качество сварного соединения и достаточно низкая его себестоимость.

Изобретение поясняется чертежами.

Заявленный фитинг для трубопровода (фиг.1) содержит не менее двух отрезков трубы (1-1...1-n) одинакового диаметра условного прохода, сваренных между собой. Вход 2 и выход 3 имеют круглое сечение, т.е. плоскости их отверстий перпендикулярны к осям отрезков трубы. Сварной шов 4 выполнен из высокопрочного чугуна, легированного никелем с содержанием никеля не менее 0,5%, или железоникельсодержащего сплава с содержанием никеля 40...95% массы, или материала, идентичного материалу отрезков трубы. Вход или выход фитинга для трубопровода могут быть снабжены раструбом 5 (фиг.1) или фланцем 6 (фиг. 2). Примеры конфигураций заявленного фитинга показаны на фиг.3 На фиг. 3а показан фитинг для соединения трубопроводов под углом. На фиг.3б показан фитинг для соединения трубопроводов в разных плоскостях.

Заявленные фитинги для трубопроводов изготавливаются следующим образом. Из труб из высокопрочного чугуна механическим путем вырезаются заготовки необходимых размеров и конфигураций. На токарном или фрезерном станках с ЧПУ на необходимую глубину снимается внешний (7) и внутренний (8) поверхностные слои с торцов отрезков труб (фиг.4). Ширина удаляемой зоны не менее удвоенной толщины стенки трубы. Заготовки закрепляются в шаблоне, разогреваются до температуры предварительного подогрева, и осуществляется аргонодуговая сварка неплавящимся электродом с использованием присадочного материала из высокопрочного чугуна, легированного никелем с содержанием никеля не менее 0,5% от массы, или железоникельсодержащего сплава с содержанием никеля 40... 95% от массы. Ширина шва по периметру от наибольших образующих свариваемых отрезков трубы к наименьшим образующим изменяется в пределах B=(0,15... 3,15)(1+cos/2)S, где В - ширина сварного шва, мм, S - толщина стенки трубы, мм, - угол, под которым соединены свариваемые отрезки труб. После сварки производится термообработка сварного шва. Фитинг для трубопровода нагревается в печи до температуры 800...950^oС, выдерживается при этой температуре 10 мин, затем медленно охлаждается до 600^oС и далее на воздухе до цеховой температуры. Выполнение шва указанной ширины повышает качество сварного соединения, так как объем наплавленного металла в шве будет соответствовать взаимодействующей с ним массе основного металла. Наличие на входе (выходе) раструба или фланца обеспечит возможность соединения с трубопроводом без сварки. Конструкция заявленного фитинга для трубопровода обеспечивает возможность соединения трубопроводов и под углом и при их расположении в разных плоскостях.

Формула изобретения

1. Фитинг для трубопровода, который выполнен в виде соединенных под углом сваркой хотя бы двух отрезков трубы из высокопрочного чугуна с одинаковым диаметром условного прохода, отличающийся тем, что сварной шов имеет ширину на любом его участке, равную B = (0,153,15)(1+cos/2)S, где В - ширина сварного шва, мм; S - номинальная толщина стенки трубы, из которой изготовлен фитинг для трубопровода, мм; - угол, под которым соединены сваренные отрезки труб.

2. Фитинг по п. 1, отличающийся тем, что сварной шов выполнен из высокопрочного чугуна, легированного никелем, с содержанием никеля не менее 0,5% от массы.

3. Фитинг по п. 1, отличающийся тем, что сварной шов выполнен из железоникельсодержащего сплава с содержанием никеля 40-95% от массы.

4. Фитинг по п. 1, отличающийся тем, что сварной шов выполнен из материала, идентичного материалу отрезков трубы.

5. Фитинг по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что его вход и/или выход снабжены раструбом.

6. Фитинг по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что его вход и/или выход снабжены фланцем.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4