Аналитика



§ 1. назначение и классификация

§ 1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Назначение трубопроводов — транспортирование жндкнх, газообразных и твердых веществ.

В зависимости от транспортируемых веществ различают водо-, тепло-, газопроводы, канализационные, технологические трубопроводы.

Водопроводы предназначены для обеспечения водой населения, промышленных предприятий, транспорта. В зависимости от видов потребления трубопроводы водоснабжения различают хозяйственно-питьевые, производственные, противопожарные и поливные. По трубопроводам вода поступает от водохранилищ к очистным сооружениям и далее — к магистральным сетям, от которых распределительные сети отводят воду непосредственно к потребителям. Минимальная глубина заложения трубопроводов принимается на 0,3—0.5 м больше, считая от низа трубы, расчетной глубины промерзания грунта. Для водопроводов применяют напорные железобетонные, асбестоцементные, пластмассовые, чугунные и стальные трубы.

Трубопроводы теплоснабжения обеспечивают подачу горячей воды и водяного пара от источника тепловой энергии в жилые дома, общественные здания и промышленные предприятия. По расположению относительно зданий и сооружений такие трубопроводы можно разделить на наружные и внутренние (табл. 1).

В зависимости от длины и диаметра трубопроводов, а также количества передаваемой по ним тепловой энергии трубопроводы теплоснабжения подразделяют на магистральные (от источника энергии до микрорайона нли предприятия), распределительные (от магистральных до трубопроводов, идущих к отдельным зданиям) и ответвления (от распределительных трубопроводов до узлов присоединения местных потребителей тепла).

Поверхность трубопроводов теплотрасс, прокладываемых в земле, покрывают антикоррозионной изоляцией, стойкой к высокой температуре теплоносителя. Тепловую изоляцию устраивают во избежание непроизводительных потерь тепловой

Параметры

теплоносителя

Наименование теплоносителя

Кате

гория

Давление,

МПа

Температура, °С

Магистральные

Перегретый пар

1-а

Не ограниче

Св. 580

То же

i-б

но

То же

540—580

»

I-B

450—540

»

1-г

Св. 3,9

До 450

Горячая вода и насыщенный пар

1-д

Св. 8,0

Св. 115

Распределительные

Перегретый пар

П-а

Св. 3,9

350—450

То же

II-6

2,2—3,9

До 350

Горячая вода н насыщенный пар

П-в

3,9—8,0

Св. 115

Ответвления

Перегретый пар

Ш-а

До 2,2

250—350

То же

Ш-б

1,6—2,2 ¦

До 250

Горячая вода и насыщенный пар

III-B

1,6—3,9

Св. 115

Перегретый и насыщенный пар

IV-a

0,07—1,6

115—250

Горячая вода

IV-6

До 1,6

Св. 115

энергии в окружающую среду. Для трубопроводов тепловых сетей используют стальные трубы.

Трубопроводы газоснабжения обеспечивают подачу и распределение газа от месторождений (природного) и заводов (искусственного) до непосредственных потребителей.

Природный газ после обработки транспортируют от места добычи по стальным магистральным трубопроводам большого диаметра (1220—1420 мм) до газораспределительных станций (ГРС). После ГРС газ поступает в городскую сеть газоснабжения (поселки, промышленные предприятия), которая

Расположение трубопроводов, характеристика

Нормативные

документы

Давление газа, МПа


Магистральные трубопроводы и ответвления от них диаметром

до


1420 мм

За пределами городов и населенных пунктов То же

I    класс категории B.1-IV

II    класс категории B.1-1V

2.5—10.0 СНиП 11-45-75

1.2—2.5

Газопроводы на территории городов и поселков

Высокого давления То же

0.6—1,2 0.3—0,6 0.005—0,3 До 0.005


СНиП II-37-76


Среднего давления Низкого давления

состоит из городских магистральных газопроводов, идущих до головных газорегуляторных пунктов (ГРП) и далее до вводов в здания. Классификация н техническая характеристика трубопроводов газоснабжения приведена в табл. 2.

Газопроводы строят подземные и надземные. Минимальная глубина заложения газопроводов в местах с усовершенствованным покрытием не менее 0,8 м, без усовершенствованного покрытия — не менее 0,9 м. Если над газопроводом нет движения транспорта, глубина заложения его может быть уменьшена до 0,6 м. Поверхность труб газопроводов, прокладываемых в земле, покрывают антикоррозионной изоляцией. Для строительства газопроводов применяют преимущественно стальные трубы, а также асбестоцементные и пластмассовые.

Канализационные трубопроводы обеспечивают сброс и отведение за пределы населенных мест и промышленных предприятий загрязненных сточных вод, а также их очистку н обезвреживание перед утилизацией нли сбросом в водоем. По назначению системы канализации делятся на бытовые, производственные и водостоки. В зависимости от расположения различают внутреннюю и наружную канализацию. В напорных канализационных трубопроводах сточные воды транспортируются под давлением, в безнапорных — самотеком. Канализационные сети строят преимущественно безнапорные, для чего используют железобетонные, керамические, асбестоцементные трубы. Для напорных сетей применяют напорные железобетонные, асбестоцементные, чугунные и пластмассовые трубы.

Параметры транспортируемых

Груп

па

Транспортируемые вещества

I

II

МПа

| °с

МПа |

А

Вредные по классу опасности:

1 и 2

Независимо

3

Св. 1,6

Св. 300

До 1,6

Б

Взрыво- и пожароопасные'

взрывоопасные вещест

Св. 2,5

Св. 300

До 2,5

ва (ВВ), горючие газы (ГГ), в том числе сжиженные;

легковоспламеняющие

Св. 2,5

Св. 300

Св. 1,6

ся жидкости (ЛВЖ) горючие жидкости (ГЖ) и горючие веще

Св. 6,3

Св. 350

до 2,5 Св. 2,5

В

ства (ГВ) Трудногорючие (ТГ) и

_

__

до 6,3 Св. 6,3

негорючие (HI)

Технологические трубопроводы объединяют все трубопроводы промышленных предприятий, по которым транспортируют: сырье, полуфабрикаты и готовые продукты; пар, воду, топливо, реагенты и другие материалы, обеспечивающие ведение технологического процесса и эксплуатацию оборудования; отработанные реагенты и газы, отходы производства, находящиеся на территории предприятий. Технологические трубопроводы подразделяют:

по месту расположения — на внутрицеховые, соединяющие отдельные виды оборудования, и межцеховые, транспортирующие продукты между цехами и объектами;

по величине внутреннего давления — на вакуумные, работающие прн абсолютном давлении ниже 0,1 МПа, низкого давления — от 0.1 до 10 МПа; высокого давления — свыше 10 МПа;

по температуре транспортируемых веществ — на холодные (до 45 °С) и горячие (свыше 45 °С);

по агрессивности транспортируемых веществ — на неагрессивные, вызывающие коррозию стенки трубы менее 0,1 мм в

веществ при категории технологических трубопроводов

III

IV

V

1 °с

МПа

°С

МПа | °С

МПа | °С

До 300

— —

До 300

-

— —

Св. 120 до 300

До 1,6

До 120

— —

Св. 250 до 350 Св. 350 до 450

Св. 1.6 до 2,5 Св. 2.5 до 6.3

Св. 120 до 250 Св. 250 до 350

До 1,6

Св. 1,6

до 2,5

До 120

Св. 120 до 250

До 1.6 До 120

год, среднеагрессивные — 0,1...0,5 мм в год и высокоагресснв-ные — свыше 0,5 мм в год;

по применяемым материалам — на. металлические (углеродистые и легированные стали, цветные металлы и их сплавы, чугуны), металлические с внутренним покрытием (резина, пластмасса, стеклопластик, эмали, биметалл) и неметаллические (пластмассовые, фаолнтовые, стеклянные, фарфоровые, графитовые и керамические).

Технологические трубопроводы в зависимости от транспортируемой среды и ее предельных параметров подразделяют на три группы (А, Б, В) и пять категорий (I, II, III, IV, V) (табл. 3). Категория н группа трубопроводов указываются в проектной документации.

Часть трубопровода без разъемных соединений, состоящая из сваренных между собой отрезков труб и деталей (отводов, фланцев, тройников, переходов и т. д.) или нескольких деталей, называют элементом трубопровода. Часть трубопровода, ограниченная транспортными габаритами, которая по размерам и конфигурации может быть установлена в проектное положение или собрана на монтажной площадке в укрупненный блок, называется узлом трубопровода. Узлы состоят из элементов и арматуры, собранных на разъемных и неразъемных соединениях, и делятся на плоские, состоящие из нескольких элементов и арматуры, расположенных в одной плоскости, и пространственные, собираемые из нескольких элементов и арматуры, расположенных в разных плоскостях. Несколько труб, сваренных между собой в прямую линию, называют секцией; несколько сваренных между собой секций образуют плеть.

§ 2. УСЛОВНЫЕ ПРОХОДЫ.

УСЛОВНЫЕ, РАБОЧИЕ И ПРОБНЫЕ ДАВЛЕНИЯ

Условные проходы. Трубы по условиям производства выпускают с постоянным наружным диаметром. Толщину их стенок принимают в зависимости от давления транспортируемых продуктов. Для сокращения типоразмеров труб, арматуры и соединительных деталей введено понятие условного прохода (Dy), т. е. округленный внутренний диаметр трубопроводов, значения которого устанавливает стандарт СЭВ 254—76.

Условные, рабочие и пробные давления. Механические свойства материала труб, арматуры и соединительных деталей при работе в определенных интервалах температур окружающей среды и транспортируемого продукта изменяются, поэтому для выбора материала и расчета трубопроводов в зависимости от эксплуатационных параметров в соответствии с ГОСТ 356—80 введены понятия условного, рабочего н пробного давления. Под условным давлением у) понимают наибольшее избыточное давление при температуре среды 20 СС, при котором допустима длительная работа арматуры и соединительных деталей трубопроводов, имеющих заданные размеры, обоснованные расчетом на прочность при выбранных материалах н характеристиках нх прочности. Значения условных давлений арматуры и деталей трубопроводов следующие, МПа: 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 32,0; 40,0; 50,0; 63,0; 82,0; 100,0.

Под рабочим давлением р) понимают наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации арматуры и деталей трубопроводов. Для труб, арматуры и соединительных деталей из углеродистых н легированных сталей при температуре от 0 до 200°С условное давление равно рабочему (Рур). При наиболее высоких температурах условное давление принимают больше рабочего (Рур), значения которого приведены в ГОСТ 356—80 для высоких температур и труб нз различных марок сталей.

Под пробным давлением (_Рр) принимают избыточное давление, при котором должно проводиться гидравлическое испытание арматуры и деталей трубопроводов на прочность и герметичность водой при температуре не менее 5 и не более 70 °С, если температура не регламентируется нормативно-технической документацией. Предельное отклонение значения пробного давления не должно превышать ±5 %.

Примеры условных обозначений:    условного давления

4 МПа — Ру 40; пробного давления 6 МПа—Рп0 60; рабочего давления 10 МПа — Рр 100.

§ 3. ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБОПРОВОДОВ

Нормальная эксплуатация и долговечность трубопроводов в значительной степени зависят от правильного выбора конструкции и качественного выполнения соединений труб между собой, с соединительными деталями, арматурой, компенсаторами. К соединениям как к важнейшим элементам трубопроводов предъявляются такие требования:    необходимые

прочность и плотность при работе под давлением и при образовании в трубопроводах вакуума; стойкость к агрессивным средам; простота исполнения, удобство и быстрота выполнения.

Соединения трубопроводов бывают неразъемные и разъемные. К неразъемным относят соединения, полученные сваркой, пайкой, прессованием, склеиванием или бетонированием, к разъемным — фланцевые, резьбовые, раструбные и другие. Вид соединения трубопроводов зависит от материала соединяемых деталей, физико-химических свойств транспортируемого продукта (агрессивность, токсичность, способность к выпадению осадка и др.), условий эксплуатации (необходимость частых разборок, взрывобезопасность и др.), давления и температуры транспортируемого продукта.

Стальные трубопроводы соединяют сваркой, с помощью фланцев н резьбы. Технологические трубопроводы групп А и Б, как правило, предусматривают сварными встык. По характеру выполнения соединений стальных трубопроводов сварные швы разделяют на односторонние, двусторонние и двусторонние с подкладным кольцом. Трубопроводы с наружным диаметром до 530 мм сваривают только односторонним швом. Двусторонние швы с подваркой кория шва применяются для труб с Д, больше 530 мм. Подкладные кольца уменьшают проходное сечеиие трубопроводов и вызывают дополнительное сопротивление для транспортируемого продукта. Основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений труб с трубами и арматурой в зависимости от способов сварки определены ГОСТ 16037—80.

Сварные соединения стальных груб и соединительных деталей должны быть равнопрочными основному металлу. В отдельных случаях допускается применение труб и соединительных деталей, сварные соединения которых неравнопрочны основному металлу, если в технических условиях на изготовление трубопровода указаны прочностные характеристики сварных соединений.

При сварке соединений трубопроводов могут образоваться наплывы расплавленного металла на внутренних стенках трубы, что увеличивает сопротивление движения транспортируемого продукта, особенно в трубопроводах малого диаметра (10 — 32 мм). Чтобы исключить этот недостаток, сваривают врнс-труб.

Фланцевые соединения применяются в местах подключения трубопроводов к аппаратам и другому оборудованию, имеющему ответные фланцы, а также на участках трубопроводов, требующих в процессе эксплуатации периодической разборки или замены. Такие соединения состоят из двух фланцев, прокладки или уплотнительного кольца, соединительных болтов и гаек.

Резьбовые соединения на технологических трубопроводах служат для присоединения к резьбовой арматуре и контрольно-измерительным приборам. В больших объемах их используют при монтаже внутренних санитарно-технических систем водо- и теплоснабжения. Трубы на резьбе соединяют путем нарезки или накатки наружной резьбы на концах труб и навертыванием на них муфты с резьбой. Чтобы предотвратить утечку воды через зазор между муфтой и трубой, его заполняют уплотнительным материалом.

При соединении стальных труб используют трубную цилиндрическую резьбу по ГОСТ 6357—81 и коническую резьбу по ГОСТ 6211—81.

Уплотнительный материал для резьбовых соединений стальных труб выбирают в зависимости от температуры транспортируемой среды. При температуре до 105 °С применяют льняную прядь, пропитанную суриком или белилами; при большей температуре — асбестовый шнур с льняной прядью, пропитанный графитом. При температуре теплоносителя до 200 °С используют леиту и шнур ФУМ (фторопластовый уплотнительный материал).

Не допускается применение резьбовых и фланцевых соеди-иений для трубопроводов, прокладываемых в труднодоступных для осмотра местах.

Пластмассовые трубопроводы. Для получения неразъемных соединений пластмассовых трубопроводов применяют сварку и склеивание. Сварка пластмасс—это процесс получения соединения, основанного на взаимной диффузии, в результате которой между соединяемыми поверхностями исчезает граница раздела. При диффузионной сварке пластмасса, нагреваясь, переходит во вязкотекучее состояние и нагретые поверхности под давлением соединяются. При этом нагрев поверхностей до сварки производят только в зоне сварного шва. Сварку пластмассовых труб выполняют нагретыми газом, инструментом или присадочным материалом.

Сварку нагретым газом производят при одновременном разогреве свариваемых элементов и присадочного материала струей горячего газа, нагретого в горелке.

Сварка нагретым инструментом основана на оплавлении свариваемых поверхностей путем их прямого контакта с инструментом, нагреваемым с помощью электрического тока, открытого пламени и т. д. Ее можно осуществлять встык и враструб.

Сварка нагр-етым присадочным материалом основана на использовании тепла, передаваемого материалом соединяемым изделиям, что ведет к их плавлению и получению неразъемного соединения.

Склеивание пластмассовых трубопроводов — процесс создания неразъемного соединения с помощью специальных клеев, образующих прослойку, между ней и соединяемыми поверхностями сохраняется граница раздела. Клеевая прослойка определяет свойства соединения.

Основными видами разъемных соединений пластмассовых трубопроводов являются фланцевые, соединения с накидными гайками и раструбные. Свободные металлические фланцы опираются на утолщенный бурт полиэтиленовых и полипропиленовых труб и на отбортовку труб из поливинилхлорида. Соединения с накидными гайками при монтаже трубопроводов с наружным диаметром до 63 мм применяются редко из-за чувствительности пластмассовых труб к надрезу, ослабления сечения стенки трубы и концентрации напряжений. Раструбное соединение с резиновым уплотнительным кольцом используют для получения компенсационных соединений трубопроводов санитарно-технических систем из полиэтилена внутри зданий и наружных трубопроводов нз поливинилхлорида. Эти соединения допускают взаимное перемещение соединяемых деталей, возникающее при температурных деформациях.

Стеклянные трубопроводы в отличие от металлических и пластмассовых собираются только на разъемных соединениях. Трубы с гладкими концами соединяют одну с другой уплотнением концов в радиальном направлении. На концы стеклянных труб надевают муфту из резины или пластмассы, которую с помощью металлических хомутов прижимают к наружной поверхности трубы. Недостатком такого муфтового соединения является возникновение на узком участке трубы опасных радиальных напряжений, которые могут разрушить трубу. Такое соединение применяют для безнапорных трубопроводов. Напорные трубопроводы с гладкими концами труб собирают с использованием натяжных резиновых колец. При избыточном давлении Ру до 0,1 МПа применяют соединения с двумя натяжными кольцами — фланцевые, муфторезьбовые и муфтовые. При Ру выше 0,1 МПа используют соединения с тремя натяжными кольцами — фланцевые, безболтовые алюминиевые, замковые муфтовые. В стеклянных трубопроводах стяжные кольца со временем слабеют и прочность соединений уменьшается. Для создания соединений без резиновых натяжных колец выполняют на концах труб утолщения — бурты. Прилагаемые усилия для обеспечения плотности воспринимаются буртами, между которыми укладываются прокладки из резины или более жестких материалов.

Чугунные трубопроводы соединяют с помощью раструбного соединения. Раструбы бывают гладкие и с желобом. При сборке чугунных труб в раструб одной трубы вставляется гладкий конец другой трубы. Зазоры между трубами заполняют уплотнителями, в качестве которых используют твердеющие или эластичные заполнители. Твердеющие заполнители — цемент, асбестоцементная смесь, расширяющийся цемент, сера и т. п.— обеспечивают прочность и плотность стыка, а эластичные — резиновые кольца, манжеты, шнуры, герметики — гибкость и плотность стыка при монтаже и эксплуатации.

Асбестоцементные трубопроводы — безнапорные и напорные — соединяют муфтами цилиндрической формы. Для безнапорных труб применяют цилиндрические асбестоцементные муфты, имеющие с обеих концов нарезку в 2—3 нитки. Стыки этих труб конопатят смоляной прядью и заделывают асбестоцементной смесью, цементом или битумной мастикой.

Асбестоцементные водопроводные трубы, рассчитанные на рабочее давление до 1,5 МПа, соединяют асбестоцементными муфтами САМ с самоуплотняющимися резиновыми манжетами-кольцами (ГОСТ 5228—76 *), а также чугунными фланцевыми муфтами типа «Жибо» с самоуплотняющимися кольцами (ГОСТ 17584—72*)-

Глава 2. трубы и соединительные детали трубопроводов  »
Библиотека »