Victaulic – развитие нового метода соединения труб в Казахстане.

by Nursultan Askaruly.

Первые шаги.

4 года назад рынок Казахстане в области трубных соединений даже не подозревал о наличии в мире более инновационных решений торговой марки Victaulic.

В 2016 году компания «‎Шеврон», крупнейший производитель нефти в Казахстане, расширил свою деятельность на Тенгизском месторождении, для увеличения суточной добычи сырой нефти. На постройку завода третьего поколения использовались самые передовые решения со всего мира. Одним из таких решений являлась продукция Американской торговой марки Victaulic.

Ввиду экстремальных погодных условий некоторых регионов Казахстана, где температура зимой опускается до отметки в минус 50 градусов по Цельсию, Victaulic создала специальные решения, которые не входили в стандартные каталоги продуктов компании. Это говорит о более профессиональном подходе компании к своим клиентам. Я думаю этому нужно поучиться большинству производителей не только Казахстана, но и всего мира.

Victaulic создала специальные решения, которые не входили в стандартные каталоги продуктов компании.

История Компании

В 1919 году во время "Первой мировой войны" Британским правительством была поставлена задача ускорить развертывание топливных и водяных линий. Сварка трубопровода не давала нужных результатов. Сварка одного стыка занимала много времени, а учитывая 1919 год, когда свистят пули над головой и опыт сварщиков был не такой, как в 21 веке, то становится явным что этот способ был очень опасным.

В то же время молодой лейтенант Эрнест Трайб (Ernest Tribe) из Королевских инженеров разработал специальную форму соединения для использования на трубах и баллонах, среда которых, была под очень высоким давлением. Вместе д-ром Генри Хеле-Шоу(Dr Henry Hele-Shaw), известным английским инженер-гидравликом, предложили свои решения как альтернативу сварочному методу. Таким образом первоначальное назначение трубного соединения Victaulic было главным образом для военных применений, но быстро завоевало популярность на других коммерческих и промышленных рынках.

4 апреля 1919 года лейтенант Трайб подал патент на то, что сейчас известно как соединение Victaulic.

Мое изобретение заключается в улучшенном соединении труб, которое устраняет необходимость подъема фланцев на концах соединяемых труб. Я не пытаюсь соединить концы трубы вместе, чтобы образовать герметичное соединение, либо с уплотнительным кольцом, либо без него, а вместо этого использую одно уплотнительное кольцо, выполненное из гибкого материала, форма которого является существенной особенностью изобретение.

- Патент Великобритании Tribe 149381 - 4 апреля 1919 г.

1925 году в Нью-Йорке для продажи механических болтовых муфт, соединяющих трубы между собой с помощью пазов(канавок) на концах труб и использующих уплотнительную резину(сальниковая прокладка), была основана компания Victaulic - "Victory" and "Hydraulics" (Победа над Гидравликой).

Victaulic - "Victory" and "Hydraulics" (Победа над Гидравликой)

С тех самых пор компания заняла прочные позиции на рынке трубных соединений и уже 100 лет является лидером в этой области.

Я долго не мог понять почему компания позиционирует себя как инновационная, и когда я узнал что за 100 лет компания зарегистрировала более 2000 патентов, то есть в среднем по 20 патентов в год, все мои вопросы отпали автоматически.

компания зарегистрировала более 2000 патентов

На сегодняшний день компания имеет Сто летнюю историю, с головным офисом в Истоне, штат Пенсильвания. Более 15 производственных предприятий разбросанных по всему миру(США, Китай, Мексика и т.д.), более четырех тысяч(4000) сотрудников в 28 филиалах, а управляет всем Председатель, президент и генеральный директор: Джон Ф. Маллой.

 Председатель, президент и генеральный директор: Джон Ф. Маллой.

Продукты

Что бы не вводить Вас в заблуждение дорогой мой читатель, я хотел бы рассказать о том что, хоть и основным продуктом компании являются муфтовые (пазовые, груволочные, без сварные, механические) соединения, она так же специализируется на различных системах противопожарной защиты и не только: 

• Фитинги на пазах и различные тройники
• Регулирующие клапаны (шаровые, двустворчатые, обратные и тд.)
• Насосные отводы и коллекторы
• Пожарные спринклеры и много многое другое.

Методы соединения трубопроводных систем в Казахстане.

Давайте вспомним основные методы соединения трубопроводных систем, а именно то что сейчас активно используется у на рынке Казахстана.

Фланцевые соединения

Это из самых распространённых методов. Он подразумевает предварительно приваренный Фланец на концах труб и соединяющийся друг с другом с помощью болтов и гаек(в зависимости от диаметра количество болтов и гаек увеличивается). Между фланцами используют тонкую прокладку из резины для придания большей герметичности.

 К преимуществам такого соединения можно отнести возможность его использования в безогневых условиях эксплуатации трубопроводных систем. Недостатков у фланцевых соединений гораздо больше:

• Трудоёмкость монтажных работ.
• Время затраченное, во-первых, на предварительную сварку фланцев, а во-вторых на соединение системы, иногда в труднодоступных местах.  
• Сравнительно высокая стоимость
• Плохо переносит переменчивое давление и температуру в системе, за счёт расширения или сжатия системы возможна течь что в свою очередь подразумевающая внеплановые работы по устранению аварии.
• Вес фланцевых соединений увеличивается пропорционально увеличению диаметра. Особенно из-за увеличения количества болтов и гаек пропорционально увеличению диаметра системы.

за счёт расширения или сжатия системы возможна течь что в свою очередь подразумевающая внеплановые работы по устранению аварии.

Сварной метод

Это неразъёмный способ соединения трубопровода выполняемый сваркой двух концов труб.

Преимуществами данного метода является:

• Сравнительная дешевизна метода
• Снижение массы конструкции.

Недостатки:

• Вероятность, во время сварки появления дефектных швов, то есть необходимость в проведении Дефектоскопии
• Дополнительные расходы на оборудование
• Квалифицированный специалист
• Неразъёмный способ. При неправильно заданном направлении необходимо разрушать конструкцию и варить заново
• При сварке пластиковых трубопроводов необходимость в теплых погодных условиях
• Увеличение времени пропорционально увеличению диаметра, а если говорить о сварки пластиковых труб, то время затрачиваемое на установку возрастает в несколько раз
• Появление профзаболеваний. Вредность паров.
• Невозможная установка в местах запрещающих огневые работы.

Резьбовые соединения

Это способ соединения труб путем вкручивания одного конца трубы в другой(мама и папа) с помощью предварительно вырезанных резьб. Довольно-таки удобный вариант создания герметичного трубопровода с минимальным набором инструментов. Но и такой способ не лишено своих недостатков.

Недостатки:

• Жесткое сцепление не позволяющее угловых и радиальных перемещений из-за переменчивой температуры и давления системы.
• Невозможность соединения трубы из металла с трубой из более мягких композитных материалов.
• Меньший уровень герметичности по сравнению со сварными соединениями
• Со временем стыки ослабевают, что приводит к течи. Поэтому нужно периодическое обслуживание системы.
• Из-за коррозии возможен срыв резьбы
• Ограниченный диаметры труб

Преимущества:

• Отсутствие лишнего веса
• Возможность самостоятельно нарезать резьбу
• Возможность быстро собрать и разобрать систему и не требует сложных инструментов.

Муфтовое соединение арматуры от Victaulic.

Наконец мы перешили к самому интересному моей статьи, где я попробую рассказать подробнее о конструкции муфты Victaulic.

Муфтовое соединение можно разделить на 4 основных компонента:

Болты и гайки.

Болты и гайки это пожалуй единственный компонент который компания Victaulic не производит самостоятельно, но это никак не влияет на качество сборки так как компания берет эти элементы на аутсорсинг уже более 50 лет. Логично предположить что, если бы качество болтов и гаек оставляло бы желать лучшего, компания давно бы позаботилась о смене поставщика или создания собственного производства. Я уверен что эти элементы конструкции отвечают всем мировым стандартам.

При использовании муфт в среде, где оказывается какое-либо химическое или механическое влияние на болты с гайками, Victaulic предусматривает предварительную обработку этих элементов фторэластомером для защиты от коррозий и истираний.

Пазы на концах труб.

Пазы на концах труб это канавки размер, глубина и способ изготовления которых зависит от диаметра и толщены стенок трубы. Компания Victaulic предлагает несколько вариантов оборудования:

• Оборудование для накатки или нарезания пазов ручным способом - отлично подходит для накатки в полевых условиях. Позволяет обслуживать трубы до 6 дюймов(160мм), и не требует подачи электричества.

• Полуавтоматическое оборудование или станок используется так же в полевых условиях или специализированных помещениях. Достаточно провести 220 вольт и начать накатывать пазы. Скорость накатки значительно увеличивается. Оборудование позволяет использовать трубы диаметром до 14 дюймов. Смена роликов происходит в зависимости от материала накатываемой трубы.

• Автоматические станки для накатки или нарезания пазов в условиях цеха используются при необходимости обработки труб большого диаметра(до 1800мм) и большого количества труб.

И так, с оборудованием мы разобрались. Давайте ка теперь поговорим о методах. Всего используется два метода это накатка пазов методом холодного формования и метод нарезания.

Метод холодного формования используется в 90% случаев. Основным критерием является толщина стенки трубы которая не должна превышать 6мм. Самым важным моментом является то, что при использовании этого метода металл не извлекается. То есть на толщину стенки это никак не влияет. Ну я думаю видео наглядно покажет Вам суть процесса.

Метод нарезного паза используется для труб диаметр которых превышает 6мм или для труб из пластика или других композитных материалов. Суть этого метода заключается в послойном удалении наружней стенки трубы. Конечно утончение стенки трубы часто не приемлемо в некоторых случаях подумаете Вы, но не забываем что она компенсируется самой муфтой.

Ну что же, тут я думаю охватил все что, знал, пора переходить к следующему компоненту нашей анатомии муфты.

Корпус муфты.

Корпус муфты в стандартном исполнении изготавливается из чугуна или нержавеющей стали. Для сохранения муфты от коррозии её покрывают специальной эмалью. К большому счастью, компания готова изготовить муфты хоть из золота, главное что бы у заказчика хватило денег. Как раз таки это и произошло в случае с проектом M&G(настоящее название нельзя оглошать в виду запрета заказчика) на одном из крупнейших месторождении Казахстана. Для этого проекта изготавливались муфты из низкотемпературной углеродистой стали(LTC), что в последствии увеличила температурные характеристики муфты.

К большому счастью, компания готова изготовить муфты хоть из золота, главное что бы у заказчика хватило денег

Почему я рекомендую использовать чугун, если это не регламентировано спецификацией? Все дело в том, что чугун отлично поглощает шумы и вибрацию. Как я до этого додумался? А Вы, дорогой мой читатель, вспомните чугунные ванны в которых наши родители нас мыли, и сравните их с акриловыми или стальными аналогами.

чугун отлично поглощает шумы и вибрацию

Во многих промышленных секторах поглощение шумов и вибрациий является приоритетной задачей, так как последствия бываю самыми непредсказуемыми...

И так возвращаясь к нашим муфтам хотелось добавить, что диапазон характеристик действительно впечатляет:

• Температура от -40 до +170C гардусов по цельсию
• Диаметры от 20мм до 1800мм
• Давление до 273бар + фактор запаса 3 к 1.

Не верите про фактор запаса давления??? Тогда посмотрите испытания муфты для HDPE тип/style 908.

Сердце муфты

Главным элементом конструкции является уплотнительная резина(УР) расположенная внутри корпуса.

Обратите внимание на синюю полоску на краю кольца

Обратите внимание на синюю полоску на краю кольца, она подбирается отдельно в зависимости от среды эксплуатации муфты. Обратите внимание на синюю полоску на краю кольца, это цветовой индикатор по которому монтажник определяет материал сальника(уплотнительной резины) и никогда не ошибётся при монтаже муфты.

Ассортимент уплотнительных резин очень велик - ЭПДМ, Нитрил, Силикон и многие другие, более подробно Вы можете почитать на 47 странице этой инструкции. Так же в инструкции Вы обретёте знания по подбору той или иной уплотнительной резины под любую среду.

Эффект тройного прилегания - это запатентованная технология, и дизайн УР(упл-ой резины) спроектирован таким образом, что максимально исключает возможность течи. Давайте разбираться почему его называют "Эффектом тройного прилегания".

1. Диаметр УР на 5% меньше диаметра трубы. Это сделано для того что бы резина при ее насаживании на трубу, оказывая давление и ложилась очень плотно.
2. Корпус муфты при затяжке болтами оказывает второе давление на УР.
3. Третье давление оказывается самой системой трубопровода, то есть чем больше давление в системе, тем сильнее УР-у распирает, и она плотнее герметизирует систему.

Более наглядно продемонстрированно на видео.

Преимущества и недостатки.

По моему скромному мнению(Imho) единственным недостатком такого метода соединения является дороговизна продукции. Я не спорю, есть на рынке аналоги китайского или индийского производства, но я лично видел и щупал их, и хочу сказать качество аналогов оставляет желать лучшего.

Но недостаток ли это на самом деле как кажется? Давайте подумаем вместе...

При просчете расходов наш народ считает цену одной муфты и умножает её на количество требуемых по проекту муфт(завуалированно). НО сколько стоит 1 час простоя для нефтяной компании? - 500 000 $ как минимум, а работа сварщика? или оборудования для сварки труб? Если говорить о косвенных расходах в долгосрочной перспективе то деньги затраченные на продукцию торговой марки Victaulic размываются и становятся даже экономичнее привычных способов.

В "Развитых странах" это и вовсе не считается недостатком, так как работа сварщика считается за каждый час, и при этом это не самый дешевый труд.

Ну в общем если копать глубже, то в итоге можно прийти к тому что это вовсе и не дорого.

Хорошо, давайте теперь поговорим о преимуществах.

1. Скорость монтажа и демонтажа
2. Безопасность, не надо дышать сварочными парами
3. Сборка легче так как не требует огромного количества болтов как в случае с фланцами
4. Не требует специалиста для монтажных работ, любого разнорабочего можно обучить технологии за одни сутки.
5. Гибкость - компенсирует угловые и радиальные движения вызванные переменчивой температурой и давлением в системе
6. Поглощает вибрацию и шумы
7. Простота подгонки - для примера что делать если сварщик задал неправильное направление тройника или фитинга и заворил систему?
8. Прочность - дизайн пазовых соединений противодействует скручивающим и изгибающим нагрузкам
9. Поглощает сейсмоколебания - выдерживает до 9 баллов
10. Большой выбор уплотнительных резин для любой среды
11. Нет опасности воспламенения так как используется безогневой метод.

Вывод

Основная проблема нашего рынка заключается в первую очередь в консервативном мышлении наших соотечественников - Вот варил я трубы 30 лет и будет варить дальше, зачем мне эти "инновационные решения".

Если бы не инновации мой дорогой друг, ездили бы мы сейчас на лошадях и не знали бы о существовании интернета.

Но я уверен на 99% что их мнение поменяется после того как они хоть раз попробую эти решения. Ведь в действительности, гибкие муфтовые соединения для трубопроводов, на самом деле порожают своей простотой и скоростью монтажа, особенно в труднодоступных местах.

А вообще я считаю что в скором будущем - муфты, как и лошади заменившие автомобили, перевернут рынок трубных соединений, и уже на уровне СНИПов и ГОСТов будут в приоритете перед другими методами. К примеру в Канаде, при проектировании трубопроводов они обязаны использовать муфтовые соединения, если это не регламентированно особенными техническими условиями. К примеру в Канаде, при проектировании трубопроводов они обязаны использовать муфтовые соединения, если это не регламентированно особенными техническими условиями.

К примеру в Канаде, при проектировании трубопроводов они обязаны использовать муфтовые соединения, если это не регламентированно особенными техническими условиями.

P.S. Вся эта статья моё личное, субъективное мнение и по этому не судите строго, тем более учитывая то, что я никогда раньше не писал статьи такого рода.

Read english version here.