52_patent_EAD_2005139798 (Патенты Деулина Е.А часть 3)

Авторы: Деулин Е.А., Машуров С.С., Коновалов П. И. Название изобретения № 2005139 798 Устройство для защиты внутренних поверхностей магистральных трубопроводов от наводораживания Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к области вакуумной техники и технологий, связанных с использованием вакуума как технологической среды используемой прн создании надежных распределительных и транспортных систем ОЛО «Газпром». Уровень техники Цель изобретения - создание работающих внутри трубы вакуумных технологических устройств, зачищающих внутреншою поверхность трубы от загрязнений и создающих на этой поверхности защитный слой, защищающий рабочие объемы металлических (в основном стальных) труб магистральных трубопроводов за счет плазменной очистки и нанесения защитных покрытий от проникновения в материал грубы водорода вызывающего в дальнейшем «коррозионное растрескиванне под напряжением» (КРН) стенок трубы и ее усталостное или механическое разрушение со временем, в первую !23 очередь в зонах около сварных швов ( ).

В настоящее время для предотвращения процессов развития КРН используются следующие технические решения: -использование труб с заводским изоляционным покрытием на участках трубопроводов с внешними условиями благоприятными для протекания КРН, -перензоляция участков действующих магистральных газопроводов (МГ), подверженных КРН изоляционными покрытиями, исключающими их отслоение в процессе эксплуатации. !1роцссс восстановления работоспособности газопроводов пугем замены труб н переизоляции участков трубопроводов, пораженных КРН в настоящее время находится в начальной стадии ( ) .

В настоящее время существует множество 4 методов нанесения тонкопленочных защитных покрытий в вакууме ( ) а также известны решения. обеспечивающие производство метало керамических .приборов, зашибленных от наводоражнвания ( ).К сожалению существующие вакуумные методы 7 нанесения защитных покрытий на участках действующих магистральных газопроводов в настоящее время неприемлемы из-за отсутствия устройств для реализации вакуумных технологических процессов ( ), внутри трубы газопровода. Кроме того, даже в 8 существующем вакуумном технологическом оборудовании ( ).

оборудование для нанесения тонких защитных покрытий в настоящее время пе располагает техническими решениями, которые могли бы в одном объеме и в одном технологическом цикле реализовать зачистку н нанесение защитных покрытий поверхности. Естественно. что нет подобных решений, реализуемых внутри объема рабочей трубы нефте- илн газопроводов.

Прототипом предлагаемого изобретения можно считать линию„выполненную в форме ряда цилиндрических камер-труб большого диаметра (400-б00 мм), где в одном технологическом цикле но в разных камерах реализуется несколько различных вакуумных технологических процессов ( ). Отличием этого прототипа от предлагаемого щ изобретения является то, что в прототипе не удается в одном технологическом цикле н в одной зоне реализовать зачистку н нанесение защитных покрытий на внутренней цилиндрической поверхности обрабатываемой зоны.

Сущность изобретения Предлагаемое изобретение основано на использовании нового метода создания герметичного технологического вакуумного объема внутри потенциально опасной зоны трубопровода, склонной к наводораживанию, а также на использовании технологических устройств. обеспечивающих защиту внутренней поверхности трубы от паводораживания. Герметичный обьем создается внутри трубы между вводимыми в трубу герметичными дисками (тарелями).

Герметизации конструктивных зазоров, образуюгцихся между внутренней (кольцевой) поверхностью рабочей трубы н герметичными дисками ( тарелями) формирующими герметичный вакуумный технологический объем внутри рабочей трубы достигается использованием атмосферного давления, сжимающего тарели с нажимными дисками и поджнмак)щего уплотнительные прокладки к внутренней поверхности трубы. Создание вакуумно-плотного герметичного объема внутри рабочей трубы с помощью предлагаемого устройства герметизации создает основу для процесса формирования защитной пленки методами осаждения в вакууме .

Для предотвращения процесса «наводораживания», т.е. процесса растворения атомов водорода в материале стенки трубы (атомы которого обычно сорбируются на поверхности) поверхность защищаемого металла должна быть «ювенильной», т.е. совершенно чистой от сорбата - слоя молекул водородосодержащнх газов, являющихся источником наводораживаиия ( 11, 12 ). Другим путем предотвращения процесса «наводораживания» является покрьпие поверхности защищаемого металла трубы слоем защитной пленки в которой водород не растворяется.

Осажденис защитной пленки на ювенильную поверхность реализуется в электронике как правили на высоковакуумном или сверхвысоковакуумном технологическом оборудовании (13 ) (14 ), где очистка поверхности до ювенильного состояния решается вакуумными методами в связи с требованиями т.н. «Вакуумной Гигиены» ( 15). Для очистки «грязной» поверхности газо- или нефте- подающей трубы может использоваться плазменный метод, (1б ), который позволяет в считанные минуты очистить поверхность трубы покрытой слоями окисных пленок, окалины, следами механической обработки даже в низком или в среднем вакууме. На Рис.1 чертежей приложенных к заявке представлен двухкамерный вариант устройства для вакуумноплотной герметизации внутренних объемов магистральных трубопроводов построенного таким образом, что три подвижные дисковые перегородкитарели (поз.2,4,6 ) герметично уплотняют «грязную» трубу ( поз.1) и образуют два рабочих вакуумных объема внутри трубы что позволяет одновременно работающим в смежных вакуумных объемах плазменному очистному устройству (поз.

5 ) и многокомпонентному магнетронному исцарителю ( поз. 3 ) работать так, что слой сорбата не успевает образоваться на очищенной поверхности после перемещения центральной перегородки-тарели (поз.4) вправо до начала процесса нанесения защитной пленки устройством 3. Существующие конструкции кольцевых вакуумных уплотнений (17 18 19) могли бы гарантировать надежную работу «устройства вакуумноплотной герметизации внутренних объемов магистральных трубопроводов» если бы были известны уствойства, обеспечивающие герметичное вакуумноплотное соединение подвижных внутритрубных тарелсй с трубой с помощькэ этих уплотнений.

1!а Рис.2 чертежей приложенных к заявке, представлена схема технического решения, позволяющего в одном объеме и в одном технологическом цикле реализовать очистку и нанесение защитных покрытий на поверхности обрабатываемой трубы. До настоящего времени пс известно подобных решений, реализусмых внутри объема рабочей трубы нефте- или газопроводов.

Аналогом предлагаемого изобретения можно считать установки нанесения тонких покрьпий, выполненные в форме конических либо цилиндрических держателей обрабатываемых изделий, где в одном технологическом цикле в разных зонах реализуется несколько различных вакуумных технологических процессов ( ).11едостатком этих аналогов перед предлагаемым изобретением 20 2! является то, что в них не удается в одном технологическом цикле и в одной зоне реализовать зачистку и нанесение защитных покрытий на внутренней цилиндрической поверхности обрабатываемой зоны.

'Стеклов О.И. Прочность сварных конструкций в агрессивных средах.- М, «Машиностроение», 1976.- 200с ' Арчаков Ю.И. Волородная коррозия стали.- М..- Металлургияю- 1985.-452 с " Карпов С.В,Перспектива решения проблемы К1Ч1 магистральных трубопроводов .- Четырнадцатая международная деловая встреча «Диапюстнка-2004», Москва 2004 СС.3-15 ' Напг)боо$с пГТЫп Р1!ш ТссЬпо!ойу! Ес$ Ьу 1.,!.Майке! апг$ К.

О1апг)! Мс. Огазт НВ1 НООК Согпрапу. 1970. Ч! .-668 рр. ' Напдбоо$г оГТЫп Рйгп Тесйпо1ойу! Ег) Ьу 1.1Ма1ззе1апд К. 01апб! Мс. Оган !йй НООК Сошрапу. 1970. Ч2.-766 рр. ' Черспнин Н.В. Основы очистки, обезгаживания и откачки в вакуумной технике. Мл Советское радио, 1967.- 408 с. ' Рот А. Вакуумные уплотнения. Мх Энергия,! 974.- 235 с. ' ПанфиловЮ,В, и др.,Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы: Учебник-.Мл Радио и Связь, 1988.- 320 с "А.С.№ 171930 (СССР) Механизированная поточная установка! Пипко А.И., Плисковский В.Я. Векшннский С.А. и пр.

Регг))п Е.А.. '"Ехс)запБте оГ $$азев а( Гпсйоп 1п Уасццщ"', 13САЯ1А '97 Г 3ойп %11еу 8с яопз Г, )х)оч. 1997, р.р. 1170-1175. Е.Л. Оец11п, Б.Л. ()опсйагот, Л$., г)е Бейот1а апг$ К.А. Нетзйоцра, "Месйап)са!!у з1$шц!а!ей зо1цйоп оГ аг)зогбег) Ьуг$гойеп апг$ г$еп1ег1цпз 1п згее1" ! БцгГасе апг$! пгегГасе Апа1уз)зь 30(2000) р.р. 635-637 ' ВАКУУМНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ тонкопленочной технологии производства изделий элсктронной техники.; Под ред.профЗЬК.Ковалева и Н.В.Василенко.-т,1., Сиб. Лэрокосм.

Акад.. ! 995.- 265 с. '" ВАКУУМНОЕ ОБОРУДОВЛ1$ИЕ тонкопленочной технологии производства изделий электронной зехникн.; Под редпроф»ЕККовалева и НВВасиленко.-т2., Сиб. Аэрокосм. Акад,. 1996,-416 с. ' Розанов Л.1!. Вакуумная техника: Учебн. Для вузов.- Мл Высш, ШВ. 1990.-320 с. "Сартов 1'.Э.Авт.проц. удаления дефектного слоя сложи. Поверхностей избират. Разрядом в вакууме.- ! 990.-160 с и Панфилов К).В, Расчет вакуумных и фрикцнонных характеристик эластомерных вводов.ц Изв.ВУЗов, Машиностроение.-!983.-№1.- сс. 66-70 "Деулин Е.А. Панфилов Ю.В.Анализ конструкций вакуумных уплотнений сальникового типа Известия вузов.

Машиностроение, 1978. № 4., С. 37-42 '~ Рудзит Я.Л. Микрогеометрия и контактное взаимодействие поверхностей; Рига„зинтане, 1975.- 216 с "" Патон ! РФ № 2073744, Установка для нанесения покрытий в вакууме Е.Н.Ивашов н др. Опубл, 20.02.97,- Б.И.№5 ' Л.С.№ 479826 СССР.

Вакуумная установка для нанесения покрьпий. — Л,К.Ковалев и др. Опубл. 1976., Б.И.№29 Устройство дли защиты внутренних поверхностей магистральных трубопроводов от наводораживания. Заявка № 2005139 798 Авторы: Деулин Б,А,, Машуров С.С., Коновалов П. И. Описание чертежей Фиг.1 изображает схему двухкамерного варианта устройства для вакуумноплотной герметизации внутренних объемов магистральных трубопроводов построенного таким образом, что три подвижные дисковые перегородки- тарели (поз.2,4,6 ) герметично уплотняют «грязную» трубу ( поз.1) и образуют два рабочих вакуумных объема внутри трубы что позволяет одновременно работающим в смежных вакуумных обг емах плазменному очистному устройству (поз.