RU2489634C1

RU2489634C1 - Method of making electrically insulating joint

Info

Publication number: RU2489634C1
Application number: RU2012118448/06A
Authority: RU
Inventors: Максим Владимирович Ненашев; Владимир Васильевич Калашников; Дмитрий Анатольевич Деморецкий; Ильдар Дугласович Ибатуллин; Илья Владимирович Нечаев; Андрей Николаевич Журавлев; Андрей Юрьевич Мурзин; Сергей Юрьевич Ганигин; Владимир Рустамович Паклев; Евгений Юрьевич Васюкин; Григорий Сергеевич Поляков
Priority date: 2012-05-03
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2013-08-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: electrically insulating material used is a composite based on tape material and a curable adhesive, wherein threads are cut on the connected elements. A thread with a loose profile is cut on one of the connected elements; a layer of the composite with addition of filler made from ceramic nanopowdered material is deposited on the threaded section of the element with the loose profile of the thread. A thread with a tighter profile, on which a hardening coating is deposited, is re-cut on the layer of the composite. The thread is finally treated with a sputtered layer of the required size and the connected elements are screwed on the thread.

EFFECT: enabling to obtain an electrically insulated threaded joint with high structural strength and improved insulation properties.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области создания электроизолированных соединений и может быть использовано для электрического разъединения элементов бурового и нефтяного оборудования.The invention relates to the field of creating electrically insulated compounds and can be used for electrical separation of elements of drilling and oil equipment.

Известен способ [RU 2268435], в котором для электрического разъединения трубопроводов и их участков между смежными торцами двух патрубков, выполненных из материала трубопровода, и между патрубками и соединяющей их наружной муфтой размещают диэлектрические прокладки, внутреннюю поверхность патрубка в зоне расположения муфты снабжают кольцевыми выступами, высотой, превышающей толщину диэлектрических прокладок между патрубками и муфтой, и производят радиальную раздачу патрубков как минимум до устранения зазоров между патрубками и муфтой по всей длине их сочленения. В качестве диэлектрических прокладок между патрубками и муфтой может быть использовано наружное полимерное покрытие патрубков.A known method [RU 2268435], in which for the electrical separation of pipelines and their sections between adjacent ends of two nozzles made of pipe material, and between the nozzles and the external coupling connecting them, dielectric gaskets are placed, the inner surface of the pipe in the coupling location area is provided with ring protrusions, with a height exceeding the thickness of the dielectric gaskets between the nozzles and the coupling, and radially distribute the nozzles at least until the clearances between the nozzles and the coupling are eliminated the entire length of their joint. As dielectric gaskets between the nozzles and the coupling, an external polymer coating of the nozzles can be used.

Недостаток данного способа заключается в невозможности создания электроизолированных разъемных соединений.The disadvantage of this method is the inability to create electrically insulated detachable joints.

В качестве прототипа выбран способ изготовления электроизолированного муфтового соединения, описанный в патенте [RU 2341720], в котором изготавливают патрубки из металлических отрезков труб с установкой в стыке между ними изолятора, устанавливают между патрубками переходник в виде трубы из композиционного диэлектрического материала, намотанный из ленточного материала с применением отверждаемого клея снаружи на патрубки, на намотанный ленточный материал переходника до отверждения клея наматывают с натягом стальную проволоку (для уплотнения композиционного материала и удаления газовых включений), которую снимают с переходника после отверждения клея, а его наружную поверхность подвергают механической обработке и на обработанную поверхность наносят слой клея и устанавливают металлическую муфту.As a prototype, the method of manufacturing an electrically insulated sleeve connection, described in the patent [RU 2341720], in which pipes are made of metal pipe sections with an insulator installed in the joint between them, is installed, an adapter in the form of a pipe made of composite dielectric material wound from tape material is installed between the pipes using curable glue on the outside on the nozzles, on the wound tape material of the adapter, the steel wire is wound tightly before curing the glue (for sealing composite material and removal of gas inclusions), which is removed from the adapter after curing the glue, and its outer surface is machined and a layer of glue is applied to the treated surface and a metal sleeve is installed.

Недостатком прототипа является невозможность создания разъемного электроизолированного соединения.The disadvantage of the prototype is the inability to create a detachable electrically insulated connection.

Технический результат заключается в обеспечении возможности получения электроизолированного разъемного соединения с высокой конструктивной прочностью и высокими диэлектрическими свойствами.The technical result consists in providing the possibility of obtaining an electrically insulated detachable connection with high structural strength and high dielectric properties.

Технический результат настоящего изобретения достигается тем, что в качестве электроизоляционного материала используют композит на основе ленточного материала и отверждаемого клея, при этом на соединяемых элементах нарезают резьбу, при этом на одном из соединяемых элементов нарезают резьбу с прослабленным профилем, на резьбовой участок элемента с прослабленным профилем резьбы наносят слой композита с добавкой наполнителя из керамического нанопорошкового материала, на слое композита повторно нарезают резьбу с менее прослабленным профилем, на поверхность резьбы с прослабленным профилем наносят упрочняющее покрытие, окончательно обрабатывают резьбу с напыленным слоем в требуемый размер, свинчивают по резьбе соединяемые элементы.The technical result of the present invention is achieved by the fact that a composite based on tape material and a curable adhesive is used as an insulating material, while threads are cut on the connected elements, and a thread with a weakened profile is cut into one of the connected elements, into a threaded section of the element with a weakened profile threads apply a composite layer with the addition of a filler made of ceramic nanopowder material; thread with a less weakened surface is re-cut on the composite layer ofilem, for loosening thread profile surface hardening coating is applied, the threads finally treated with a deposited layer in a desired size, are screwed in a threaded connecting member.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

В электроизоляционный композит на основе ленточного материала и отверждаемого клея вводят нанопорошковый керамический наполнитель, обеспечивающий существенное повышение электрической прочности, механических свойств, а также термической стойкости композита. Кроме того, нанопорошковые наполнители более равномерно распределяются по объему композита и не повышают абразивность получаемого композита, что позволит повысить стойкость обрабатывающего инструмента для изготовления резьбы.A nanopowder ceramic filler is introduced into the electrical insulating composite based on tape material and curable glue, which provides a significant increase in the electric strength, mechanical properties, and also thermal resistance of the composite. In addition, nanopowder fillers are more evenly distributed over the volume of the composite and do not increase the abrasiveness of the resulting composite, which will increase the resistance of the processing tool for making threads.

С целью повышения конструктивной прочности электроизолированного соединения на поверхность композита наносят материал, обладающий более высокими механическими свойствами (твердостью, износостойкостью, жесткостью и др.), чем композит.In order to increase the structural strength of an electrically insulated compound, a material having higher mechanical properties (hardness, wear resistance, rigidity, etc.) is applied to the composite surface than the composite.

Заявленный способ реализуется по следующим этапам.The claimed method is implemented in the following steps.

- На соединяемых элементах нарезают резьбу, при этом на одном из соединяемых элементов изготавливают резьбу с прослабленным профилем. Величина прослабления профиля резьбы по диаметру должна быть не менее двукратной суммы толщин электроизоляционного материала и упрочняющего слоя.- A thread is cut on the connected elements, while a thread with a weakened profile is made on one of the connected elements. The value of attenuation of the thread profile in diameter should be at least twice the sum of the thicknesses of the insulating material and the reinforcing layer.

- На резьбовой участок элемента с прослабленным профилем резьбы наносят слой композита на основе ленточного материала (например, стеклоткани) и отверждаемого клея (например, эпоксидного клея) с добавкой наполнителя из керамического нанопорошкового материала, например нанопорошка оксида алюминия с размером частиц менее 0,1 мкм.- A layer of a composite based on tape material (for example, fiberglass) and cured adhesive (for example, epoxy adhesive) with the addition of a filler made of ceramic nanopowder material, for example, alumina nanopowder with a particle size of less than 0.1 μm is applied to the threaded section of an element with a weakened thread profile. .

- После отверждения композита на нем нарезают резьбу с величиной прослабления по диаметру, равной двукратной толщине упрочняющего покрытия.- After curing the composite, a thread is cut into it with a diameter attenuation value equal to twice the thickness of the hardening coating.

- На поверхность резьбы с прослабленным профилем наносят упрочняющее покрытие, любым методом, не повреждающим слой композита, например, детонационным методом, при котором напыляемые частицы, например, железоникелевого сплава формируют прочный слой с хорошей адгезией к основе. Причем если в качестве упрочняющего покрытия используется электропроводный материал необходимо обеспечить отсутствие электрического контакта соединяемого элемента с упрочняющим покрытием.- A reinforcing coating is applied to the surface of a thread with a weakened profile by any method that does not damage the composite layer, for example, by the detonation method, in which the sprayed particles, for example, an iron-nickel alloy form a strong layer with good adhesion to the base. Moreover, if an electrically conductive material is used as a reinforcing coating, it is necessary to ensure the absence of electrical contact of the connected element with the reinforcing coating.

- Окончательно обрабатывают резьбу с напыленным слоем в требуемый размер. Свинчивают по резьбе соединяемые элементы.- Finally process the thread with a sprayed layer in the required size. Screw the connected elements onto the thread.

Пример. Первоначально изготовили ниппель 1 с резьбовым участком 2. Диаметральные размеры резьбового участка были занижены на величину 4,2 мм для последующего нанесения покрытий. Дальше стеклоткань пропитали эпоксидным клеем на основе ЭД-20 с отвердителем ПЭПА и с нанопорошковым керамическим наполнителем, с размером частиц 0,07 мкм. Обмотали резьбовой участок 2 ниппеля 1 пропитанной стеклотканью и получили электроизоляционный композит 3. После отверждения электроизоляционного композита 3, на этом участке нарезали резьбу с заниженными диаметральными размерами на величину равной двукратной толщине упрочняющего покрытия 4-0,2 мм. Упрочняющее покрытие 4 нанесли детонационным методом. Материал упрочняющего покрытия - железоникелевый сплав. Окончательно обработали резьбу с напыленным слоем в соответствии с ГОСТ Р 50864-96 и произвели свинчивание с муфтой 5, которая имеет соответствующий резьбовой участок по ГОСТ Р 50864-96. Свинчивание произвели с усилием 15000 Нм. После свинчивания произвели замер сопротивления между муфтой и ниппелем мегомметром. Сопротивление изоляционного слоя больше 100 МОм, что удовлетворяет требованию эксплуатации.Example. Initially, the nipple 1 was made with a threaded section 2. The diametrical dimensions of the threaded section were underestimated by 4.2 mm for subsequent coating. Then the fiberglass was impregnated with ED-20-based epoxy adhesive with a PEPA hardener and with nanopowder ceramic filler, with a particle size of 0.07 μm. We wrapped the threaded section 2 of the nipple 1 with an impregnated fiberglass and obtained an insulating composite 3. After curing the insulating composite 3, a thread with understated diametrical dimensions was cut into this section by an amount equal to twice the thickness of the reinforcing coating 4-0.2 mm. The reinforcing coating 4 was applied by the detonation method. The material of the hardening coating is an iron-nickel alloy. The thread with the sprayed layer was finally processed in accordance with GOST R 50864-96 and made up with a coupling 5, which has a corresponding threaded section according to GOST R 50864-96. Screwing was performed with a force of 15,000 Nm. After make-up, we measured the resistance between the coupling and the nipple with a megger. The resistance of the insulating layer is more than 100 MΩ, which meets the requirements of operation.

На фиг. представлена схема электроизолированного соединения: 1 - ниппель; 2 - резьбовой участок с элементами резьбы по ГОСТ Р 50864-96; 3 - электроизоляционный композит; 4 - материал, обладающий более высокими механическими свойствами, чем электроизоляционный композит; 5 - муфта.In FIG. The scheme of the electrically insulated connection is presented: 1 - nipple; 2 - threaded section with thread elements in accordance with GOST R 50864-96; 3 - electrical insulating composite; 4 - a material having higher mechanical properties than the electrical insulating composite; 5 - coupling.

Claims

A method of manufacturing an electrically insulated compound, in which a composite based on tape material and a curable adhesive is used as an insulating material, characterized in that a thread is cut on the connected elements, and a thread with a weakened profile is cut into one of the connected elements, into a threaded portion of the element with a weakened the profile of the thread is applied to a composite layer with the addition of a filler made of ceramic nanopowder material, the thread is re-cut on the composite layer with less than ablennym profile at the thread loosening surface profile applied hardening coating, thread finally treated with a deposited layer in a desired size, the connecting member are screwed on the thread.