Совершенствование узлов соединений судовых трубопроводов

Анализ возможности применения трубопроводов систем гидравлики с использованием фасонных элементов.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УЗЛОВ СОЕДИНЕНЙИ СУДОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ.

Надежность и долговечность трубопроводов во многом зависят от совершенства конструкции их основных элементов. Выделяющее значение имеют узлы соединения труб.

За последнее время очевидным стал тот факт, что фланцевые и штуцерные соединения, получаемые путем приварки к концам труб фланцев, являются не вполне надежными. Такая конструкция приводит к преждевременному ремонту трубопроводов из-за выхода из строя сварных швов. Причинами этого могут быть: а) некачественная подготовка поверхностей фланцев и труб под сварку, сам сварной шов, в котором возможны различные дефекты (непровары, трещины и т. п.), повышенная жесткость фланцевой и штуцерной конструкции соединения, отрицательно сказывающаяся особенно при вибрации. Влияет также некачественный монтаж узлов, в частности, «забойных» труб, устанавливаемых между жесткими фиксированными элементами.

Все эти и другие причины побудили  проектировщиков, устроителей и эксплуатационников искать новые, более совершенные соединения, которые исключали бы перечисленные недостатки и позволяли бы не только сократить затраты на изготовление и монтаж трубопроводов, но и повысили их эксплуатационные свойства, срок службы систем.

За рубежом стали появляться новые конструкции соединений трубопроводов, при разработке которых использовались характерные общие подходы. Во-первых, вновь разрабатываемые соединения исключали применение сварки. Во-вторых, все они в корне меняли принцип уплотнения соединений. В-третьих, в качестве уплотнителя использовались кольцевые прокладки из эластичных материалов  (резина, каучук и др.). Герметичность соединения достигалась применением муфт, различных устройств, раздачи концов труб и другими путями, позволяющими легко и просто осуществить монтаж трубопровода.

Наиболее характерные типы соединений и конструктивные решения, в значительной степени определяют тенденции в разработке данных узлов.

Соединение английской фирмы «Викинг Джонсон» (рис. 3) включает в себя муфту, устанавливаемую на концы соединяемых труб. Резиновые уплотнительные кольца обеспечивают герметичность соединения. Они имеют трапецеидальный профиль, клинообразная часть которого размещается в зазоре между втулкой и трубой. Поджим колец осуществляется фланцами; их поперечное сечение выполнено таким образом, что имеется возможность разместить с обеих сторон уплотнительные узлы. Уплотнение производится за счет стягивания фланцев болтами и гайками. Для центрирования соединения муфта в средней части имеет радиальный выступ, который, кроме того, обеспечивает ее устойчивое размещение между концами соединяемых труб. Количество болтов определяется величиной давления на прокладки. Уплотнительные кольца изготавливают из различных марок каучука в зависимости от вида транспортируемой среды — нефти, масла, пресной или морской воды, газов и т. д. При помощи этого соединения можно собирать трубы из стали, чугуна, пластмасс, бетона диаметром свыше 12 мм. Муфты выполняют из стального и чугунного литья — для труб небольшого диаметра и из профильного проката — для труб диаметром более 500 мм. Фланцы и муфты имеют противокоррозионное покрытие. Поскольку соединение данной конструкции требует при разборке демонтажа труб, этой же фирмой разработана втулка, в которой вместо выступа применена съемная пробка, выворачиваемая на период демонтажа. Это позволяет не производить демонтаж труб при снятии или замене втулки.

Близким по конструкции соединению «Викинг Джонсон» является польское соединение «Сезамор» (рис. 4), применяемое для труб диаметром от 10 до 400 мм. Оно позволяет компенсировать угловые смещения монтируемых труб относительно муфт до 4° и допускает осевые перемещения, вызываемые силами, возникающими от механических воздействий, температуры и т. п. Применяется в трубопроводах, транспортирующих среды при рабочем давлении до 1,6 МПа — воду морскую и пресную, сжатый воздух и газы, нефть и масло

Вероятность разгерметизации уплотнений простейших конструкций заставила разработчиков искать новые конструктивные решения. Так, английская фирма «Виктаулик» разработала самоуплотняющийся узел (рис. 5), в котором резиновое кольцо имеет профилированный паз. Кольцо удерживается на концах труб металлической оправой с выступающими кольцевыми элементами для захватывания буртиков на концах труб. Образуемый между трубами зазор позволяет компенсировать линейные и угловые перемещения труб, возникающие в результате вибрации, воздействия температуры и других причин. Внутреннее давление, действующее на выступы резинового кольца, обеспечивает уплотнение соединения и повышение его герметичности. Такой узел нашел применение в системах для транспортировки воздуха и воды.