Спосіб виготовлення біпластмасової труби, футерованої фторполімером

Изобретение относится к изготовлению бипластмассовых тр уб с внутренним футеровочным слоем на основе фторполимера и может быть использовано в химической и других отраслях промышленности. Известно множество способов изготовления пластмассовых тр уб. Например, "Пластмассовая труба и способ ее изготовления" по патенту СССР №810090 за 1976г. или "Способ изготовления герметичных тр уб из стеклопластика" по а.с. СССР №854736 за 1979г. Известен также "Способ изготовления трубчатых изделий, армированных фторопластом по внутренней поверхности", описанный в книге Чегодаева Д.Д., Наумова З.К., Дунаевской Ц.С. "Фторопласты". Л.: Госкомиздат, 1960. - С.88. Известный способ включает подготовку фторопластовой трубы, которую изготавливают путем намотки фторопластовой пленки на стальную или алюминиевую оправку, по диаметру соответствующую диаметру фторопластовой трубы, с нахлесткой в 50% и в 5 - 6 слоев. Причем последующий слой необходимо наматывать в перекрестном направлении предыдущему. После закрепления торцов пленки производят тугое бинтование лентой стеклотканью с перекрытием 50%. Далее производят спекание при температуре 365 - 375°C в течение до 1 часа. После этого охлажденную заготовку разбинтовывают и прокатывают роликом по наружной поверхности, что раздавливает стенку фторпластовой трубы и облегчает снятие ее с заготовки. Для футеровки внутренней поверхности труб из стали и других материалов используют фторопластовую тр убу толщиной 0,2 0,3мм. Футеровку вставляют внутрь основной трубы и разбортовывают, что облегчает сборку трубопровода на фланцах. Описанные выше известные способы изготовления бипластмассовых труб, футерованных фторполимером, несмотря на широкое использование в технологии изготовления трубопроводов для химических отраслей промышленности обладают и рядом недостатков. К ним относятся: - значительная трудоемкость, особенно формообразование фторполимерной футеровки; наличие большой номенклатуры технологической оснастки, особенно при выполнении отбортовки фторполимерной трубы на фланцах стыковочных узлов; - заниженная надежность работы, вызванная неудовлетворительной адгезионной связью между фторполимерной футеровкой и силовой оболочкой трубы. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и выбранный в связи с этим, прототип предлагаемого технического решения способ изготовления трубы, футерованной изнутри фторопластом (Пугачев А.К., Росляков О.А. Переработка фторопластов в изделия. Технология и оборудование. - Л.: Химия, 1987. - С.83). Технологический процесс включает следующие операции: подготовка металлической трубы к футерованию; затягивание фторпластовой трубы в металлическую; отбортовка фторпластовой трубы на фланцы металлической; установка заглушек на фланцы трубы; калибровка фторпластовой трубы при помощи подводимой теплоты и давления; контроль характеристик готового изделия. Трубы, футерованные фторполимером и изготовленные по описанному выше способу, обладают удовлетворительными эксплуатационными характеристиками - надежностью работы и сроком службы свыше 5 - 7 лет при транспортировке водных растворов по ним в системах водообеспечения различного технологического оборудования. Однако при эксплуатации труб, изготовленных по описанному выше способу, в составе коллектора электролизеров для производства каустической соды и хлора, были обнаружены недостатки технологии производства этих тр уб. Основной из недостатков заключается в непрочном соединении фторполимерной футеровки с силовой оболочкой. Это в конечном итоге приводит к заниженному сроку эксплуатации труб в составе коллектора электролизера. Действительно, циклическое нагружение фторополимерной футеровки и силовой оболочки температурой и давлением, связанное с технологическими особенностями получения каустической соды и хлора ртутным методом, а также разность коэффициентов линейной деформации - фторополимера и силовой оболочки (металла или стеклопластика) в течение 1 - 1,5 лет эксплуатации приводит к локальным отслоениям футеровки, особенно в зонах, принадлежащих к отбортовке на стыковочные фланцы трубы, где после изготовления имеются остаточные напряжения. Циклические изменения (например, недельные, связанные с регламентными остановками электролизера) давления газовой среды внутри трубы ведет к вспучиванию отслоившихся зон, появлению в них трещин. В конечном итоге это приводит к последующей потере герметичности, появлению коррозии силовой оболочки, а также ухудшению санитарногигиенических условий тр уда, а следовательно, занижает срок службы труб, футерованных фторополимером, изготовленных по известному способу. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ изготовления трубы бипластмассовой путем повышения прочности соединения фторполимерной футеровки к силовой оболочке и закладным элементам, что достигается химическим активированием наружной поверхности фторопластовой трубы, выполнением на наружной поверхности накладных цилиндрических элементов поперечных проточек, а также образованием двух гофр на фторопластовой трубе перед пометкой силового слоя. Это приведет к увеличению срока эксплуатации трубы. Сущность предлагаемого способа состоит в том, что в известном способе изготовления трубы, футерованной фторполимером по внутренней поверхности, включающем предварительную калибровку фторполимерной трубы, изготовленной экструзионным методом, последующим химическим активированием ее наружной поверхности, установку стыковочных узлов на ее концах с предварительно подготовленной поверхностью, отбортовку концов фторполимерной трубы на торцевой поверхности стыковочных узлов, намотку стеклопластиковой оболочки трубы, ее полимеризацию и контроль готового изделия, при подготовке внутренней и наружной поверхностей закладных цилиндрических элементов на них выполняют поперечные проточки. Калибровке подвергают фторполимерную трубу вн утреннего диаметра не менее внутреннего диаметра закладного элемента, перед намоткой стеклопластиковой оболочки на фторполимерной трубе образуют не менее двух го фр, равномерно расположенных по ее длине, полимеризацию стеклопластиковой силовой оболочки производят при температуре минимального линейного расширения фторполимера. При этом состав связующего для силовой оболочки выбирают обеспечивающим отверждение стеклопластика в температурном диапазоне, совпадающим с диапазоном минимального линейного расширения фторполимера. Для доказательства соответствия заявляемого решения критериям изобретения выделим все отличительные (от прототипа) его признаки: 1. При подготовке внутренней и наружной поверхностей закладных цилиндрических элементов на них выполняют проточки. 2. Проточки поперечные. 3. Калибровке подвергают фторполимерную трубу вн утреннего диаметра не менее внутреннего диаметра закладного цилиндрического элемента. 4. На фторполимерной трубе образуют не менее двух го фр. 5. Гофры образуют перед намоткой стеклопластиковой оболочки. 6. Образуют гофры, равномерно расположенные по длине фторполимерной трубы. 7. Полимеризацию производят при температуре минимального линейного расширения фторполимера. Наличие этих отличительных признаков позволяет квалифицировать заявляемое решение соответствующим критерию "новизна". Для доказательства соответствия заявляемого решения критерию "существенные отличия" проведем сопоставительный анализ его признаков с признаками аналогов и известных в науке и технике решений. Признаки 3, 5, 6, 7 в аналогах обнаружены не были. Возможности дополнительной классификации по МКИ данных признаков нет, т.к. они не являются предметом самостоятельных изобретений. Следовательно, признаки 3, 5, 6, 7 соответствуют критерию "существенные отличия". Признак 4 обнаружен в аналоге - "Способ изготовления пластмассовой трубы" по патенту СССР №810090. В аналоге содержится признак: "на наружной поверхности трубы образуют герметизирующее тело так, чтобы на внешней его поверхности было не менее двух гофр". Сопоставительный анализ признака аналога и признака 4 заявляемого решения не позволяет квалифицировать их сходными. Действительно, при наличии совпадения признаков по их функциональному назначению и способу реализации совпадения по эффекту о т их использования в аналоге и заявляемом решении не имеется. Если в аналоге его признак обеспечивает повышение эффективности герметизации стыка узла двух трубопроводов, то в заявляемом решении признак 4 увеличивает надежность эксплуатации трубы за счет исключения образования локальных отслоений фторполимерной футеровки от силовой оболочки на участках цилиндрической поверхности тр убы. Признаки 1, 2 в аналогах обнаружены не были, однако они широко известны в науке и технике. Новых свойств заявляемому техническому решению они не обеспечивают. Следовательно, признаки 1, 2 не соответствуют критерию "существенные отличия". На основании проведенного анализа можно сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия" заявляемого решения в целом, т.к. данному критерию соответствуют признаки 3, 5, 6, 7. Для пояснения сущности заявляемого технического решения приводим пример конкретного технологического регламента изготовления трубы, футерованной фторопластом - 4Д изнутри. Технологический регламент изготовления трубы с диаметром внутренним 500мм и длиной 2790мм, содержащей фланцевые стыковочные узлы на торцах и упрочненную по цилиндрической зоне стеклопластиковой оболочкой включает следующие основные операции. При подготовке, перед сборкой трубы и стыковочных узлов, на их цилиндрических поверхностях выполняют поперечные канавки известным способом, например, накаткой. После этого поверхности обезжиривают и обезвоживают при помощи бензина и спирта, соответственно. Далее на цилиндрические поверхности, взаимодействующие со стеклопластиковой оболочкой, наносят клей ВК-3 (пленочный или жидкий) или эпоксидное связующее, применяющиеся для пропитки стеклоткани при формообразовании самой оболочки. После этого производят калибрование фторопластовой трубы и обеспечивают ее посадочный диаметр под фланцевые стыковочные узлы, позволяющие монтаж фланцев на трубу производить с натягом. Для этого калибровке подвергают фторопластовую трубу вн утреннего диаметра не менее внутреннего диаметра фланцевого стыковочного узла. Далее производят активацию участков наружной поверхности фторопластовой трубы, предназначенной для установки фланцевых стыковочных узлов известным способом, например, натриевым комплексом ХАФ при помощи ватных тампонов с выдержкой 1 - 5мин с последующим удалением остатков комплекса на обрабатываемой поверхности, После этого фторопластовую тр убу устанавливают на подставку и на ее торцы надевают левый и правый фланцы, закрепляют их тремя шпильками, при этом натяг фланцев при установке обеспечивают шпильками, причем фланцы устанавливают на горячую фторопластовую трубу (не позже 2ч после нагрева для калибрования), используя при этом эффект пространственной памяти фторопласта для увеличения контактного давления, При сборке также выдерживают длину готового изделия и перпендикулярность стыковочных плоскостей фланцев оси фторопластовой трубы. Из-под каждого фланца фторопластовая труба должна свободно выступать на 40мм. Далее производят отбортовку трубы на фланцы, для чего используют два нагретых в электрической печи до температуры 280°C сменных конуса с углами раствора соответственно 90° и 180°. Отбортовку производят поочередной установкой конуса 90°, а затем 180° и вдавливанием его домкратом в тр убу с выдержкой 5 - 10мин с последующим охлаждением водой до комнатной температуры. Для предотвращения отхода фторопласта от металлического фланца на отбортовку устанавливают дисковую заглушку. Далее, на предварительно подготовленную наружную поверхность фторполимерной трубы, образовав два гофра, равномерно расположенные вдоль ее длины, наматывают стеклоленту, пропитанную связующим. При этом связующее выбирается из условия отверждения его в температурном диапазоне минимальной линейной деформации фторполимерной трубы. После этого производят в автоклаве полимеризацию стеклопластике вой силовой оболочки и контроль готового изделия, при котором проверяют герметичность внутренней полости трубы известными методами, например, проверкой спада давления контролируемой среды, стыковочные и габаритные размеры. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет увеличить срок эксплуатации трубы, футерованной изнутри фторполимером. Особенно экономичным является использование предлагаемого способа при производстве бипластмассовых труб, футерованных полимером изнутри и эксплуатируемых в составе коллекторов электролизера при производстве хлора и каустической соды ртутным методом. Если трубы, изготавливаемые по способу-прототипу, эксплуатируются в течение 1 - 1,5 года, то предлагаемая технология позволяет в 2 - 2,3 раза увеличить срок службы труб.