§ 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

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.

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

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 (D_y), 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 (Р_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_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 (Р_у=Р_р). При наиболее высоких температурах условное давление принимают больше рабочего (Р_у>Р_р), значения которого приведены в ГОСТ 356—80 для высоких температур и труб нз различных марок сталей.

Под пробным давлением (_Р_р) 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—Р_п0 60; рабочего давления 10 МПа — Р_р 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 Р_у 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 »