Трубопровод. Материалы, арматура, монтаж и cоединение труб в трубопроводе

1. Назначение трубопровода и классификация трубопроводов

Трубопровод – это устройство, предназначенное для транспортировки газообразных и жидких веществ, соединенное между собой трубопроводом, состоящим из трубопроводных механизмов, напорно– регулирующей аппаратуры, контрольно– измерительных приборов, средств автоматизации, опорных и подвесных механизмов, запорных механизмов, уплотнений, антикоррозийных изоляционных механизмов и материалов.

К технологическим трубопроводам относятся трубопроводы, расположенные в пределах производственного предприятия для ведения технологического процесса или эксплуатации оборудования, по которым транспортируются различные вещества, в том числе сырье, полуфабрикаты, промежуточные и конечные продукты, отходы производства.

Условия монтажа и монтажа технологических трубопроводов с большим расстоянием разветвленной сети и разнообразием конфигураций связывания технологического оборудования; разнообразием применяемых материалов; типами труб, их диамером и толщиной стенки; характером транспортируемого вещества и окружающей среды и степенью агресивности; уплотнением (технологическое оборудование находится в траншее, без траншеи, в канале, тоннеле, на постоянной двух- и многоярусной эстакаде, а также на различных высотах и часто неприемлемо для производственных работ); числа, которые можно соединить в одной части, трубопроводные механизмы, арматура, компенсаторы, контрольно–измерительные приборы определяются опорной конструкцией.

Таблица 1 — Расход продукции и материалов при монтаже стальных технологических трубопроводов 1т

Названия	Расход продукции и материалов при монтаже в зависимости от типа труб
	в цехе		межцеховые
	кг	шт.	кг	шт.
Трубы	810	–	968	–
Отводы	97	16,5	9,7	1,65
Три стороны	5	0,8	0,5	0,05
Переходы	5,5	2,1	0,5	0,2
Заглушка	2,3	1,5	0,2	0,15
Фланцы	48	5,5	4,8	0,55
Болт, гайка, шпилька, шайба	12	–	1,2	–
Уплотнитель	1,5	–	0,2	–
Опоры и подвески	1,8	9	15	7,5
Арматура	178	3,5	17,8	0,35

Для монтажа стальных технологических трубопроводов 1 т, кроме труб, необходимы различные механизмы и арматура, средняя масса которых составляет 22% от массы труб (табл. 1).

При монтаже и монтаже технологических трубопроводов используются следующие термины.

Линия — часть трубопровода, в которой изделие транспортируется с постоянным рабочим параметром.

Узел (рис. 1) — вертикальная часть трубопровода, ограниченная габаритами транспортировки.Трубный узел (сборочная единица) состоит из одного или нескольких элементов и арматуры, собранных с помощью соединения в одну деталь.Узел может быть немедленно установлен в конструкции или для последующего увеличения блока труб. Узлы имеют плоскость, находящуюся в плоскости роста, и пространство с двумя и более сплетениями.

Рисунок 1. Узел трубопровода

Элемент (рис. 2) – часть узла трубопровода (сборочной единицы), свариваемая между собой одним или несколькими механизмами и отрезками трубопровода.

Рисунок 2. Элементы трубопровода: а — труба и отвод; б — отвод, труба и отвод; в — труба и фланец; г — фланец, труба и отвод; д — фланец и отвод; е — труба и пробка; ж — труба и тройник; з — труба и концевой переход; и — тройник, труба и эксцентриковый переход; к — тройник, труба и фланец; л — тройник, труба и отвод; м — труба и тройник, труба и отвод; н — тройник, труба и тройник; о-фланец, труба и фланец

Блок труб — линия или трубопровод, состоящий из одного или нескольких узлов, арматуры и отрезков труб, соединенных между собой с помощью соединения в одну часть. Блок может быть установлен в проектное состояние без предварительного увеличения по размеру и конфигурации.

Механизмы — часть трубопровода, предназначенная для соединения и крепления его частей (опоры, подвески, болта, гайки, шайбы, уплотнения) без изменения и изменения направления, проходного сечения (отвод, переход, тройник, пробка, фланец).

Секция — часть трубопровода (сборочные единицы), состоящая из нескольких сварных друг с другом труб одинакового диаметра, образующих одну вертикальную линию и имеющих общую длину в пределах транспортировки.

Основные параметры трубопровода:

Внутренний диаметр — он определяет проходное сечение трубопровода и необходим для прохождения вещества заданной величины при эксплуатационных рабочих параметрах (давлении, температуре, скорости).

Условный проход D_y — номинальный внутренний диаметр присоединяемой трубы. Трубы с одинаковым наружным диаметром могут иметь разные номинальные внутренние диаметры. Например, наружный диаметр 219 мм и толщина стенки 6 и 16 мм, Внутренний диаметр соответственно 207 и 187 мм, в обоих случаях условный проход Dy, аппроксимируется и принимается 200 мм.

Условное давление р_і — максимальное избыточное давление при температуре вещества или окружающей среды 20 ⁰С. Это давление обеспечивает длительную работу трубных механизмов и арматуры в соответствии с заданным размером, температурой 20 ⁰С и характером их прочности.

Рабочее давление Р_ЗМ — большое избыточное давление, обеспечивающее заданный порядок эксплуатации трубопроводных механизмов и арматуры.

Избыточное давление р_үр — при котором проводятся гидравлические испытания трубопроводов и арматуры на прочность при испытательном давлении менее 5 ⁰С и температуре воды не более 70 ⁰С.

Технологические трубопроводы классифицируются по классам в зависимости от типа транспортируемого вещества, материала трубопровода, рабочих параметров, степени агрессивности среды, места расположения, категории и сорта.

В зависимости от вида транспортируемого вещества технологические трубопроводы можно разделить на: нефте– , газ– , пар– , вода– , мазут– , масло– , бензол– , кислотно– , щелочные, а также по специальному назначению (жидкие и твердые смазочные материалы, нагревательные и вакуумные трубы).

По материалу:

• сталь (углеводородная, легированная и высоколегированная сталь);
• цветные металлы и их смеси (медь, латунь, титан, свинец, алюмин);
• чугун
• неметаллические (полиэтиленовые, виниловые, фторопластовые, стеклянные);
• покрытые (резиной, полиэтиленом, винилом, фторопластом);
• эмалированное;
• биметаллический;

По условному давлению транспортируемого вещества:

• вакуумные (работающие при давлении ниже 0,1 МПа;
• работающие при низком давлении;
• работающие при давлении до 10 МПа;
• работающие при высоком давлении более 10 МПа;
• без напора (работающие без избыточного давления).

По температуре транспортируемого вещества: холодный (температура ниже 0 ⁰С), нормальный (1 … 45 ⁰С) и горячей (46 ⁰С и выше).

По степени агрессивности транспортируемого вещества:

• неагрессивный,
• менее агрессивный,
• умеренно агрессивный,
• агрессивный.

По месту расположения трубопровода:

• соединяющие отдельные аппараты и машины внутри цеха, внутри здания или в пределах цеха или технологической установки, расположенной на открытой площадке;
• технологические установки , аппараты и емкости, расположенные в межцеховых, раздельных цехах.

2. Факторы, влияющие на работу технологических трубопроводов

При эксплуатации технологических трубопроводов испытываются значительные силы: давление (от глубокого вакуума до 250 МПА), температура транспортируемого вещества (-253… +700⁰С); труба, механизм, арматура, транспортируемое вещество, теплоизоляция, тепловое удлинение, вибрация и ветровые нагрузки; давление грунта. Кроме того, в отдельных участках трубопровода возникают периодические нагрузки из-за неравномерного прогрева, сжатия подвижных стоек и нарастания трения в них.

Прочность трубы на сопротивление набираемым Весам называется прочностью трубы. Прочность трубопровода зависит от прочности механизма в его конструкции.

Надежность технологических трубопроводов является важным условием их эксплуатации, так как при отсутствии резервной сети неисправность какой-либо части трубопровода приводит к аварии и полной остановке производства или всего промышленного объекта.

Для обеспечения надежной работы трубопровода необходимо выполнять следующие требования:

• при проектировании трубопровода следует учитывать все условия, влияющие на его работу и прочность; выбирать необходимые материалы для всех его частей; рассчитывать и выбирать проходимость и самоходность трубопровода и устанавливать его для крепления по трассе трубопровода;
• качественное изготовление деталей, узлов и трубных секций из материала, указанного в проекте, и тщательный надзор за всеми изделиями и материалами, поступающими на трубопроводное строительство;
• качественное выполнение монтажных работ с соблюдением заданной технологии и технических условий;
• обеспечивать постоянный и систематический контроль за работой трубопровода без повышения параметров, указанных в проекте и руководстве, и нарушения порядка эксплуатации.

3. Элементы соединения труб

Виды соединения трубопроводов между собой, арматурой, технологическим оборудованием, контрольно-измерительными приборами и автоматическими приборами подразделяются на неразъемные и разъемные соединения.

К неразъемным соединениям относятся сварка, сварка или вклейка, а к разъемным–фланцевые, резьбовые, дюритовые и бугельные соединения.

Выбор типа соединения труб зависит от материала присоединяемых механизмов, физико– химических свойств (агрессивность, токсичность, твердость или осадок), давления и температуры транспортируемого вещества, условий эксплуатации (герметичность, необходимость частого решения, пожаровзрывоопасность производства).

Широко распространен способ получения неразъемных соединений, обеспечивающий высокую надежность, плотность и прочность соединения путем дуговой сварки технологических трубопроводов.

Сварные соединения могут быть следующих видов: стыковые, над трубой,, в некоторых случаях угловые (сварка штуцера, плоского фланца).

Рисунок 3. Виды неразъемных соединений труб и деталей трубопроводов: а-продольная стыковая сварка одностороннего шва; б-продольная стыковая сварка двустороннего шва; в-поперечная стыковая сварка одностороннего шва без кривизны; г-горизонтальная стыковая сварка одностороннего шва без перекоса; д-горизонтальная стыковая сварка одностороннего шва с прокладкой не заточенного кольца; е-горизонтальная стыковая сварка одностороннего шва, уложенного заточенным кольцом; ж- контактная; з-односторонний шов без углового перекоса; и-односторонний шов без угловой кривизны; к-двусторонний шов без угловой кривизны; л-над трубой; м-муфта над трубой

Стыковой сваркой может быть размещение продольных (рис. 3 а,б) и поперечных (рис. 3 в,ж) швов. По характеру выполнения шва сварного соединения односторонний (рис. 3 а,в, г черный), двусторонний (рис. 3 б черный) односторонний (рис. 3 Д, е черный). Трубы с условным проходом до 500 мм сваривают односторонним швом. Для труб диаметром dу=600 мм и выше применяется двусторонняя шовная сварка.

Угловые сварные соединения выполняются при сварке трубных деталей без кривых (рис. 3 з, и черный) и без перекосов (рис. 3 к, черный), а также при сварке деталей трубой.

Сварные соединения над трубой (см. рис. 3 л, м) менее устойчивы, чем стыковая сварка, и вызывают необходимость предварительной подготовки концов труб по диаметру. Такие соединения часто используют при сварке, а также сварке или склеивании зубчатой металлической трубы.

Фланцевые соединения (рис. 4 а) состоят из двух фланцев 3 и 4, уплотнительных 5 или уплотнительных колец, соединенных гайковертными болтами 2 (или шпилками). Герметичность соединения достигается за счет уплотнителей из плотного материала, которые помещаются между сторонами на поверхности фланца.

Конструкция фланца зависит от материала трубы, физико– химических свойств транспортируемого вещества и рабочих параметров. Фланцы могут быть приварены к трубе или установлены с помощью винта.

Фланцевые соединения применяют для соединения трубопровода с фланцевой арматурой, штуцером оборудования, для очистки труб от осадка транспортируемого вещества или замены части трубопровода по причине коррозии.

Основной недостаток фланцевых соединений: большой расход металла, высокая стоимость изготовления, а также малая эксплуатационная надежность. Поэтому технологию продолжают с помощью сварки труб.

Применение резьбовых соединений в технологических трубопроводах ограничено: главное-прокладка системы прокладок и жидких смазочных материалов, в коммуникациях высокого давления, водопроводных трубопроводах, а также в резьбовой трубопроводной арматуре и контрольно- измерительных приборах и автоматике. Из резьбовых соединений наиболее распространены: муфтовые и штуцерные.

Рисунок 4. Фланцевые (а) и муфтовые (б) соединения труб: 1, 6- трубы; 2- гайковертный болт; 3, 4- фланцы; 5- уплотнитель; 7- муфта; 8- контргайка

Муфтовое соединение (рис. 4 б) в основном применяется в сугазопроводных трубах, на одном конце трубы вырезается удлиненная резьба, как в случае полной муфты и контргайки, на другом конце трубы– длинная резьба, примерно как половина длины муфты. Соединяют трубы путем закручивания муфты до конца винта. Для обеспечения необходимой плотности на винте используют ленты из полимерного материала, которые сжимаются контргайкой.

В качестве соединения резьбовых механизмов в водовыпускных трубопроводах широко применяются фитинги, размещаемые в местах разворота и ответвления труб.

Штуцерные соединения классифицируют на сваренные (рис. 5 а, б) и не проваренные (рис. 5 в, г). Герметичность штуцерных соединений

достигается за счет контакта с уплотнительной или сфераконусной поверхностью.

Применяется в соединениях 6 (рис. 5 д) с разрезным кольцом на трубопроводах системы смазки, а также контрольно– измерительных приборов и автоматики.

Рисунок 5. Штуцерные соединения трубопроводов: а-сваренный на стыке; б-сварены трубчато друг к другу; в-на фланцевых трубах; г-на конусном винте; д-с отрезанным кольцом; 1- соединительные трубы; 2-ниппель; 3-накидная гайка; 4-штуцер; 5- уплотнитель; 6-резное кольцо

Дюритовые соединения (рис. 6) предназначены в основном для присоединения к трубопроводам механизмов, подверженных вибрации, к пожарному трубопроводу и системе вентиляции. Под дюритами подразумевают цилиндрическую муфту, состоящую из нескольких тканевых резиновых слоев. Муфты соединяются с трубой стальными хомутами. Для обеспечения плотного прилегания муфты и удержания ее на торце трубы удерживают кольцевые выступы высотой 1,5–2 мм или приваривают пружинные кольца. Недостаток дюритовых соединений: малый срок эксплуатации (2-3 года), малая огнестойкость муфты, низкие рабочие параметры (давление до 1,2 МПа, температура до 240 К), стоимость соединения выше по сравнению со сваркой или фланцевым.

Рисунок 6. Дюритовые соединения труб: 1-зажим; 2-муфта; 3-кольцевая выступающая труба

Бугельное соединение подходит для использования в тех участках трубы, которые требуют очень частого разрешения, а также для труб специального назначения. Они — быстросъемные, но относительно дорогие.

Используются бугельные соединения различной структуры. Захват от выступа (рис. 7а) состоит из двух зажимов 1, соединенных общим шарниром и Соединенных эксцентриковым зажимом 3 4. Трубное соединение затягивают гайковертными болтами с пазом на конце (рис. 7б). Отличительной особенностью соединения, представленного на рис. 7в, является фланцевость конца трубы и наличие внутреннего вкладыша 5.

Рисунок 7. Бугельные соединения труб: а-выступающая эксцентриковая зажимная труба; б-выемка; в-фланцевая труба с зажимом болта; 1-зажим; 2- резиновый уплотнитель; 3- эксцентриковый зажим; 4-гайковертный болт; 5-внутренний вклад.

4. Детали трубопровода

4.1. Разметка и установка труб и фасонных деталей

При монтаже стальных технологических трубопроводов применяются многочисленные сварные фасонные механизмы, изменяющие направление транспортируемого вещества (отводы) или диаметр трубопровода (переходы), ответвление (тройники, ответвления), законченный конец трубопровода (пробка, днище). Типы и размеры фасонных механизмов стандартизированы и нормализованы.

Рисунок 8. Отводы: а) без швов или с печатью сварные; б) изогнутые; в) сварные

По изготовлению и конструкции отводы подразделяются на бесшовные гнутые, гнутые, сварные и штампованные.

Бесшовные криволинейные отводы (рис. 8, а) характеризуются меньшими габаритными размерами, образующими изогнутую, одинаково выпуклую и изогнутую стенку трубы, образующую радиус 1– 1,5 меньше диаметра условного прохода dу трубы.

Такие отводы изготавливают способом вытягивания горячими роговидными сердечниками с помощью гидравлического сжатия из бесшовной трубы с условным давлением 10 МПа, условным проходом до 40÷600 мм.

Отводы гнутые (рис. 8, б) изготавливают в холодном и горячем состоянии с помощью машин для гибки труб из бесшовной и электродуговой гибкой трубы с условным давлением 10 МПа ,условным проходом до 10÷400 мм. Изогнутые отводы имеют в конце вертикальные части в зависимости от технологии гибки

Сварные (секционные) отводы (рис. 8, в) изготавливают путем вырезания секций отдельно от бесшовной и электродетонированной трубы с условным проходом 150÷1400 мм и последующей их сборкой и сваркой.

Штемпелеванные отводы изготавливают из стальных листов с условным проходом 600÷1400 мм путем опечатывания полуциркулей на прессе, с последующей сборкой и сваркой двух горизонтальных швов.

Тройник и ответвления (рис. 9) по структуре равнодействующие– без уменьшения диаметра ответвлений и переходные-с уменьшением диаметра ответвлений.

Рисунок 9. Ответвления и тройники: а-резка без крепежного элемента; б-резка силовым штуцером; в-резка силовой коробкой (сварной тройник); г-разрез с наклонной челюстью; д- запечатанный тройник; е-штуцер на трубе; ж-встраиваемый; з-засаженный

Переходы по структуре концентрические (рис. 10, а), их преобладают в вертикально установленных трубах и экцентрические (рис. 10, б)–для горизонтально расположенных труб.

Рисунок 10. Переходы: І-без швов; ІІ-сварные; а-концентрические; б-экцентрические; в– прокат; г-листовой

Пробки (рис.-11) по структуре классифицируются на элиптические (рис. 11, а), плоские (рис. 11, б) и плоские (рис. 11, в). Эластичные пробки из стальной пластины с условным проходом D_у=25÷500 мм; гладкие D_у=40÷250 мм и гладкие ленточные пробки D_у=300÷500 мм с последующей сваркой на месте монтажа трубопровода.

Рисунок 11. Заглушки: а-элипс; б-гладкий; в-гладкая лента

Фланцы широко распространены для разъемных соединений труб, что объясняется их простой конструкцией, легкостью сборки и снятия, распространенностью во фланцевых трубопроводных арматурах.

Для герметичности фланцевых соединений между фланцами устанавливают уплотнение. В зависимости от давления и физико– химических свойств транспортируемого вещества предусмотрено шесть типов фланцевых уплотнений (рис. 12).

Рисунок 12. Уплотнения поверхности фланца: а-без полости; б-с соединительной полостью; в-с пазом и полостью; г-с насыпью и проемом; д-для плотностей овального сечения; е-для линзовых уплотнений

Стальные плоские фланцы, приваренные к фланцу (рис. 13, а ) применяются в технологических трубопроводах с условным проходом до 1400 мм условным давлением 2,5 МПа, по конструкции подразделяются на круглые и квадратные (внешний фланец выполнен в виде квадрата).

Плоские сварные фланцы изготавливаются с помощью молотков и прессовочных штампов с условным проходом до 200 мм, а фланцы с условным проходом 200 мм и выше– с помощью холоднокатаных и горячекатаных машин для гибки фланцев способом гибки стальных полос с последующей сваркой швов.

Фланцы с боковыми сварками (рис. 13, б) применяются в технологических трубопроводах, изготовленных из углеводородной и легированной стали с условным проходом до 1400 мм с условным давлением более 2,5 МПа. Использование таких фланцев позволяет вдвое сократить трудоемкость сварки, соединяя их с трубой одним сварочным швом, а плоские– двумя. Фланцы фланцевые сваренные с условным проходом до 200 мм изготавливаются с молотком и прессовой печатью, а D_у=200÷1400 мм– на передвижных машинах.

Рисунок 13. Типы фланцев: а-плоская сваренная; б-боковая сваренная; в-в свободно сваренном кольце; г-со стороны свободной трубы

Свободные фланцы применяются в трубах с условным проходом 500 мм, с договорным давлением до 2,5 МПа, предназначенных в основном для транспортировки агрессивных веществ. Свободные фланцы выполняются на свободно свариваемом кольце (рис. 13, в) и на стороне Свободной трубы (рис. 13, г). Это позволяет изготавливать свободный фланец из углеводородной стали и тем самым экономить на дорогостоящей углеводородной стали.

Крепежные механизмы (болт, шпилька, гайка и шайба) предназначены для сборки арматуры, фланцевых соединений и крепления труб к опорным и опорным конструкциям.

Рисунок 14. Прокладки: а-гладкий; б-гофрированный; в-зубчатый; г-круглая; д-овальный; е- линзовый; ж-свиток плетеный

Для уплотнения фланцевых соединений труб и арматуры используются уплотнительные материалы и уплотнения (см. рис. 14), которые должны обладать достаточной упругостью и прочностью, химической стабильностью в агрессивных средах, теплоемкостью при температурном росте трубопровода и восприятии внутреннего давления. Выбор типа и материала уплотнения зависит от конкретного условия эксплуатации трубопровода: температуры, давления и степени агрессивности транспортируемого вещества. Формат и размер уплотнения определяются конфигурацией уплотняемого соединения.

Мягкая неметаллическая техническая резина в зависимости от материала: паронит, пластикат, уплотнительный и асбестовый картон, фторопласт и металл: алюминий, цинк, свинец, углеводородная и высокогигирированная сталь; комбинированные: плоские и гофрированные асбестовые и спиральные плетеные прокладки.

Техническая резина термо– , кислото– , морозо– , щелочестойкие прокладки–60 … При рабочей температуре +90 0С, а выше -, масло -, газостойкое—40 … Применяется при рабочем давлении до +80 0С 1мпа.

Паронит— широко распространен для изготовления плоских уплотнений для фланцевых соединений с рабочим давлением 6,4 МПа и температурой до 450 0С.

Картон асбестовый— рабочее давление до 0,15 МПа и–15 … При температуре +450 0С применяется гладкая прокладка.

Фторопластовые плоские уплотнения имеют рабочее давление до 6,3 МПа и–269 … Используется для транспортировки агрессивных веществ при температуре +250 0С.

Гладкие алюминиевые и гофрированные уплотнения с рабочим давлением до 4 МПа и–196 … Температура +250 0С, а чугунная шестерня и плоская прокладка– рабочее давление до 20 МПа и–196 … Рассчитан на температуру +250 0С.

Стальные кольцевые уплотнения овального сечения с условным давлением до 16 МПа и–70 … Температура +600 0С, а комбинированные асбестметальные уплотнения гладкие и гофрированные–при условном давлении до 6,4 МПа и-70… Рассчитан на температуру +425 0С.

Спиральные плетеные уплотнения имеют условное давление до 10 МПа и–40 … Применяют при температуре +450 0С. Такие уплотнения изготавливают из стальных лент, заполненных паронитом, асбестовой бумагой или фторопластом. Достоинствами таких уплотнений являются: возможность многократного применения; способность выдерживать ударные, вибрационные, давящие и температурные перепады болтов.

4.2. Опоры и подвески трубопроводов

Опоры предназначены для горизонтального и вертикального крепления вертикальных и горизонтальных трубопроводов к устройствам и оборудованию. Назначение и по способу крепления к трубе–сварные и зажимные.

Рисунок 15. Неподвижные опоры труб: а-сварной; б-сваренный с акцентом

Неподвижные опоры (рис. 15) должны надежно удерживать часть трубы и предотвращать ее перемещение в относительно несущие конструкции. Такие опоры принимают вертикальные усилия от веса трубопровода и транспортируемого вещества, веса, превышающие тепловую

деформацию трубопроводов и силу трения подвижных опор, а также гидравлические ударные, вибрационные и ударные нагрузки. Неподвижная опорная коробка крепится или приваривается болтом к опорным конструкциям трубы. При использовании неподвижных опор с зажимом, чтобы избежать смещения трубы от опоры, к трубе привариваются особые акценты. В зависимости от воспринимаемой осевой силы опоры акценты могут быть выполнены в виде одного или двух зажимов или скоб.

Рисунок 16. Опоры и подвески трубопроводов с движением: а- подвижная сварка; б- зажим с полосками; в- круговой стальной зажим; г- пружинный для горизонтальных труб; д- пружинный для вертикальных труб

Подвижные опоры (рис. 16 а,б.в) должны надежно удерживать трубу и обеспечивать ее свободное смещение под действием тепловой деформации. Подвижные опоры классифицируются как скользящие, роликовые,направляющие, пружинные, шарикоподшипниковые и др. Широко распространены скользящие опоры, смещающиеся над трубными конструкциями вместе с трубой. С целью уменьшения трения между опорной подошвой и опорной поверхностью используется роликовая опора с роликами в отличие от скользящей.

Подвески предназначены для крепления вертикальных и горизонтальных трубопроводов к устройствам и оборудованию или специальным конструкциям по горизонтали (рис.16, г) и по вертикали (рис. 16, д).

Для крепления трубных механизмов к стене здания, забору и контуру применяются несущие конструкции (рис. 17, а–в), выполненные в виде консоли и кронштейна. Для крепления труб,установленных на цепь, используются кронштейны (рис. 17, г), состоящие из натяжной планки 1 и гайковерта 2. Одна тяговая планка выполняет роль кронштейна для установки опоры.

Рисунок 17. Опорные конструкции: а-одиночный; б-групповая вертикальная; в-групповой горизонтальный; г-цепной кронштейн; 1-тяговые пластины; 2-гайковертные болты

4.3. Компенсаторы

Все трубы подвергаются температурным деформациям (удлиняются, укорачиваются) при изменении температуры транспортируемого вещества и окружающей среды. Под действием теплового удлинения в трубе возникает значительная поперечная сила, которая стремится смещаться с места, создавая давление на конечные неподвижные точки (опоры). Эти силы настолько существенны, что разрушают неподвижные опоры 1 (рис. 18 а), разрушают продольный изгиб трубы или фланцевые и сварные соединения.

Рисунок 18. Деформация труб и их компенсация: а-труба без компенсатора; б-самовосстановление Z-образной трубы; в-труба компенсаторная П-образная; 1-неподвижная опора; 2-труба; 3-направляющая стойка; 4-пружинное ожерелье; 5-П-образный компенсатор

Для предохранения трубопровода от дополнительных весов, возникающих при изменении температуры, выполняется и проектируется конструкция, которая без напряжения соединения и материала трубы свободно удлиняется при ее нагреве и укорачивается при охлаждении. Деформационную способность трубопровода под действием теплового удлинения в пределах достаточного напряжения материала трубопровода называют компенсацией теплового удлинения.

Компенсационную способность теплового удлинения трубопровода без специального устройства, вставляемого в трубу, благодаря упругим свойствам металла и конфигурации линейного сечения, называют самокомпенсацией.

В трубопроводе, кроме его вертикальной части, между неподвижными опорами 1 осуществляется самопроизвольная компенсация за счет отводов и изгибов (отводов).

В случае, если при проектировании и монтаже не представляется возможным предохранить трубу от усилий, возникающих под действием самокомпенсации трубопровода или теплового удлинения, устанавливаются специальные устройства, называемые компенсаторами.

Компенсаторы классифицируются в зависимости от конструкции, принципа работы: П-образные, линзовые, сильфонные и сальниковые.

П-образные компенсаторы широко применяются при надземной прокладке технологических трубопроводов с большой проходимостью (700 мм) независимо от диаметра. Достоинством таких компенсаторов является простота и гибкость в эксплуатации изделия, а недостатком-увеличение гидравлического сопротивления, большой расход труб, необходимость создания достаточно габаритных и дополнительных несущих конструкций. П-образные компенсаторы изготавливают с использованием кривошипных (рис. 19,а), сильно скошенных (рис. 19,б) и сварных (рис. 19,в) отводов.

Рисунок 19. П-образные компенсаторы с отводами: а-согнутая; б — сильно укороченный; в-сварной.

П-образные компенсаторы имеют разную ликвидность в зависимости от соотношений вертикальной части р и вертикальной части һ.

Поворотные компенсаторы, изогнутые и сильно закрученные, устанавливают на любых напорных и температурных трубах. В то же время, благодаря длинной вертикальной части труба имеет большую ликвидность, чем сильно изогнутая поворотная кривая того же размера.

Сварные поворотные П-образные компенсаторы применяют преимущественно для труб с условным проходом более 500 мм.

Линзовые компенсаторы (рис. 20, а) состоят из нескольких Лиз, последовательно соединенных в трубу. Сваренная конструкция объектива состоит из двух тонкостенных стальных уплотненных половинных линз и благодаря своему формату легко сжимается. Текучесть каждой линзы относительно мала (5 … 8 мм).

Количество линз компенсатора выбирается в зависимости от его ликвидности. Часто используются компенсаторы с тремя или четырьмя линзами. С целью уменьшения сопротивления движения рабочей среды устанавливают стакан 3 (рис. 20,б) внутри компенсатора.

Рисунок 20. Линзовые компенсаторы

Компенсаторы стаканов применяют для приема осевых усилий в вертикальных частях трубопровода, а компенсаторы без стаканов-в тех случаях, когда они работают в шарнирном виде. На горизонтальных участках трубопровода компенсаторы 2 устанавливаются дренажными штуцерами, которые привариваются к нижним точкам каждой линзы. Для принятия силы упора, возникающей в трубах, приваривают тяги 5 (Рис. 20, в).

Линзовые компенсаторы при транспортировке без агрессии и азагрессивных веществ, условное давление до 2,5 МПа условный проход 100… Применяется для труб 1600 мм. Линзовые компенсаторы соединяются с трубой при помощи сварки или фланца. Преимуществом линзовых компенсаторов по сравнению с П– образными компенсаторами являются меньшие размеры и вес, а недостатком–меньшее давление впуска, меньшая ликвидность и большая сила упора, передаваемая на неподвижные опоры.

Сильфонные компенсаторы — наиболее совершенное устройство, обладающее малогабаритными размерами и большой ликвидностью. Основной особенностью сильфонных компенсаторов при сравнении с линзовыми компенсаторами является эластичный (сильфон) элемент, представляющий собой упругую и прочную гофрированную оболочку. Изгибающий элемент в зависимости от направления Весов, приложенных к его концам, получает деформации различного характера (рис. 21): сжатие, натяжение, изгиб, отклонение роста.

Рисунок 21. Схемы деформации изгибающего элемента сильфонного компенсатора: а-начальное состояние; б-сжатие по продольному приросту; в-тяга по продольному отростку; г — угловой изгиб; д-смещение продольного отростка при параллели плоскостей

Сальниковый компенсатор (рис. 22) представляет собой трубу 1, введенную в коробку 7. В зазор между ними устанавливается грундбуксовое уплотнительное кольцо 5. По структуре сальниковые компенсаторы подразделяются на одно-и двухсторонние. Компенсаторы соединяются с трубой при помощи сварки или фланца. Сальниковые компенсаторы с температурой 300 0С и условным проходом 100 … 1000 мм и условным давлением до 1,6 МПа.

Сальниковые компенсаторы отличаются небольшими размерами и высокой ликвидностью. Но из-за сложности герметизации сальниковые компенсаторы очень редко используются в технологических трубопроводах. Основной недостаток сальниковых компенсаторов: систематический контроль работы сальниковых уплотнений при их эксплуатации и частая замена сальниковых уплотнений.

Рисунок 22. Сальниковые компенсаторы: а-односторонний; односторонний; б-двусторонний; 1-трубы; 2- грундбукса; 3-болт; 4-акцент; 5-уплотнительное кольцо; 6-ограничительное кольцо; 7-коробочка

5. Арматура технологических трубопроводов

5.1. Классификация трубопроводной арматуры

Арматура является органами управления и используется для регулирования или перекрытия параметров транспортируемого потока в трубопроводе.

Трубопроводная арматура устанавливается на элементы трубопровода и подбирается по ее назначению, эксплуатационным свойствам, конструкции, материалу исполнения. Конструкция арматуры зависит от параметров ее предназначения и диаметра трубы.

Он обладает способностью изменять внутреннее сечение труб, что определяет широкий спектр функций и операций, среди которых:

• прекращение подачи транспортируемой рабочей среды;
• метание потока;
• распределение смешиваемых веществ;
• опция регулировки, настройка параметров хода рабочей среды;
• смешивание потоков;
• регулирование различных фаз транспортировки.

Арматура в зависимости от назначения подразделяется на крепежную, регулировочную, предохранительную, контрольную и группируется по следующим четырем классам.

Арматурную продукцию подразделяют по признаку материала, конструктивному исполнению, ценовым категориям, размерам и брендам. Наиболее распространенный признак классификации-по назначению. Здесь описываются 4 категории.

Первая категория— запорная арматура, служащая для периодического включения или отключения потока транспортируемого вещества. Запорная арматура предназначена для полного закрытия или открытия трубопровода с потоком вещества и находится только в полностью закрытом или открытом состоянии. К запорной арматуре относятся вентили, задвижки, краны, поворотные затворы.

Вторая категория— регулирующая и дроссельная арматура, служащая для изменения или поддержания параметров вещества и его расхода в трубопроводе или резервуаре. Регулирующая арматура предназначена только для регулирования количества проходящего через нее вещества и не может служить запорной арматурой. В качестве регулирующей и дроссельной арматуры применяются регулирующие вентили, игольчатые клапаны, дроссельные устройства, регуляторы питания, регуляторы уровня, конденсатоотводчики.

Третья категория— предохранительная арматура, служит для защиты резервуара или трубопровода от чрезмерного повышения давления, а также для предотвращения обратного потока вещества. Типичными представителями предохранительной арматуры являются предохранительные клапаны, состоящие из импульсного вспомогательного и предохранительного главного клапанов, аварийные клапаны, импульсно — средне-предохранительные устройства, обратные клапаны для автоматической остановки перехода потока в обратном направлении.

Четвертая категория — Контрольная арматура служит для контроля наличия или уровня вещества в трубопроводах, емкостях и оборудовании. Типичные представители контрольной арматуры-пробные и разгрузочные вентили (или краны), показатели уровня.

В зависимости от принципа действия арматуры каждая категория подразделяется на две группы: приводная арматура, приводная арматура (ручная, механическая, электрическая, электромагнитная, гидравлическая, пневматическая и др.) и автоматическая арматура, запускаемая непосредственно потоком рабочего вещества или изменением его параметров.

Категории и группы арматуры подразделяются на типы в соответствии с таблицей 2.

Таблица 2. Классификация арматуры

Категория арматуры	Тип	Назначение
Пробка	Краны, вентили, задвижки	Для периодического включения или отключения потока среды (жидкости, пара, газа).
Регулировщик и дросселировщик	Регулирующие вентили, регулирующие клапаны, регуляторы питания, налива и уровня.	Для изменения и поддержания параметров среды и ее расхода в трубопроводе или резервуаре.
Предохранитель	Дроссельные вентили и клапаны, дроссельные устройства, пароохладители, конденсатоотводчики.	Для защиты резервуара или трубопровода с избыточным давлением от чрезмерного повышения давления, а также для предотвращения обратного потока среды.
Контроль	Импульсные, предохранительные, аварийные и обратные клапаны.	Для контроля наличия и уровня среды.
	Водоотводящие приборы	Для автоматического удаления конденсата (воды) из паропроводов.
Защитные	Конденсационные банки.	Для аварийного отключения обогревателей высокого давления.

По виду рабочего вещества арматура подразделяется на паровую, водную, газовую и воздушную. Рабочее вещество оказывает существенное влияние на конструкцию арматуры и марку металла, из которого она изготавливается.

По направлению потока вещества делим арматуру на переходную, где направление потока, выходящего из арматуры, совпадает с направлением входного потока и является угловым, где указанные направления не совпадают (обычно угол между ними составляет 90°). Переходная арматура обычно устанавливается на прямолинейных участках трубопровода, а угловая — в местах его поворота. Предохранительные клапаны обычно выполняются в угловой арматуре.

По способу изготовления основных частей (корпусов и крышек) арматуру делим на литую, формованную (или кованую) и сварную. Литая арматура, в свою очередь, разделяется на сталь, чугун и цветные металлы.

По способу присоединения арматуры к трубам муфтовые — это, как правило, чугунные вентили, шаровые краны с указателем DN– 50– 80 мм, которые крепятся муфтами (винтовыми, цилиндрическими, трубными или коническими (внутренними)); штуцерная трубопроводная арматура соединяется с трубой патрубками с резьбой, второй блок крепления– штуцер с внутренней резьбой; фланцевые с фланцами и соединительными патрубками, применяемыми для любых технологических трубопроводов; сварные, применяемые для трубопроводов с патрубками для сварки труб и с высокими требованиями к плотности соединения; и группируем как цапковые с наружной резьбой. Цапковая арматура иногда снабжается клейкими гайками для рассортированных труб.

По способу управления (выполнения функций) он может быть ручным, дистанционным, приводным или автоматическим:

• изделия ручного управления — различные краны и задвижки. Они оснащены ручками для ручного управления, маховиками, рычагами, штурвалами и другими приспособлениями.
• в конструкции элементов арматуры с дистанционным управлением предусмотрен переходник в варианте рычага, штока или штанги. Через него изделие соединяется с пультом.
• приводное устройство, понятное из названия, регулируется собственным приводом. Он может быть электрическим, гидравлическим, пневматическим и устанавливается на корпус конструкции. Этот тип часто предлагает серию запорной и регулирующей арматуры.
• автоматизированная модель-устройство, подключаемое к автоматическим приборам или датчикам, получающим информацию. Такие продукты называются интеллектуальными, так как они запускаются без участия человека– автоматически, реагируя на изменения рабочей среды.
• Параметры, характеризующие признаки трубопроводной арматуры, указаны в ГОСТ Р52720-2007 и здесь 2 Характеристики:
• условное давление-Ру / PN. Это показатель давления, в соответствии с которым обеспечивается бесперебойная работа трубопровода и подключенных к нему технических средств в течение заданного периода времени, безопасная и безаварийная. При расчете показателя температура рабочей среды принимается равной 20 градусам выше нуля. Классификатор (категории и номинальные значения) по показателю PN изложен в ГОСТ 26349– 84.
• условный срок–Ду/DN-определяет возможность установки на трубопроводы, содержащие различные элементы. Таблица допустимых значений Ду утверждена ГОСТ 28338– 89.

Стальная арматура используется для любых давлений и температур и изготавливается из углеродистой, легированной и высоколегированной стали, а также с внутренним покрытием из коррозионностойких материалов. Не допускается применение арматуры из чугуна для труб, подверженных вибрации, растягивающихся, а также эксплуатируемых в резко переменном температурном режиме. Арматуру из цветных металлов и сплавов используют только в тех случаях, когда физико– химические свойства транспортируемого вещества не позволяют использовать арматуру из чугуна или стали.

Трубопроводная арматура поставляется с заводов-изготовителей после проведения испытаний на прочность и плотность в комплекте с запасными фланцами, прокладками и крепежными деталями.

5.2. Запорная, регулирующая, предохранительная и контрольная трубопроводная арматура

По способу перемещения пробки или регулирующего органа и его конструкции арматуру можно разделить на задвижки, вентили, клапаны, краны и др.

На задвижках пробка или регулирующий орган перемещаются вдоль уплотнительных поверхностей корпуса перпендикулярно оси потока вещества. Задвижки могут быть полностью проходными и суженными, в последних диаметр отверстия уплотнительных колец меньше диаметра трубы.

По форме запорного органа задвижки делятся на клиновые и параллельные (рис. 23).

Рисунок 23. Задвижки: а-с параллельным подвижным шпинделем, типа 30ч7бк; б-клиновой (с клиновым неподвижным шпинделем и электроприводом, тип 30ч925бр) Диск 1 (тарелка); Корпус 2; 1-крышка; 2-шпиндель; 3-грундбукс; Графа 4; 5- маховик; 1-натяжной клин; 2-пробка; 3-электропривод; 4-уплотнительное кольцо

Преимуществом задвижек является небольшое гидравлическое сопротивление (в 30– 40 раз меньше, чем вентилей). При вращении этого шпинделя диск 4 1 (пластина) или пробка 9 (затвор) полностью перемещаются в верхнюю часть корпуса 2. По сравнению с вентилями задвижки имеют меньший объем и вес, что позволяет устанавливать их в труднодоступных местах. Затвор обычно управляется вручную или дистанционно с помощью электропривода 10.

В вентилях напор или регулирующий орган перемещают возвратно- поступательно параллельно оси потока транспортируемого вещества (рис. 24).

Рисунок 24. Запорные вентили: а-фланцевый, тип 15ч14бр; б-сварной, тип 15с65бк; 1-уплотнительная поверхность; 2-пробка; 3-крышка; 4-шпиндель; 5-сальниковая прокладка; 6- втолке; 7-маховик

Вентили имеют сальниковое уплотнение 4 шпинделя 5. Крепление находится в шарнирном соединении со шпинделем 2, поэтому отрывается от шарнира без трения, благодаря чему не происходит повреждения уплотнительных поверхностей.

В отличие от кранов и задвижек, вентили имеют высокое гидравлическое сопротивление, так как иногда поток рабочего вещества приходится менять свое направление. Для уменьшения гидравлического сопротивления применяются прямоточные вентили, не препятствующие прохождению рабочего вещества в открытом положении золотника.

Клапаны по назначению подразделяются на запорные, регулирующие, предохранительные, обратные, перепускные, прерывистые, дыхательные.

Запорный клапан предназначен для перекрытия потока транспортируемого вещества.

Регулирующий клапан служит для регулирования давления или количества транспортируемого вещества.

Предохранительные клапаны предназначены для защиты трубопроводов и оборудования от значения аварийного давления путем удаления транспортируемых веществ. Они включаются в клапан под давлением среды или импульсом (продувкой) от запасного клапана малого диаметра.

Предохранительные клапаны бывают рычажные (рис. 25,а) и пружинные (рис. 25, б)–одно-и двукратные. На двойных клапанах два запорных органа (два запорных) расположены в одном корпусе.

Рисунок 25. Предохранительные малоподвижные клапаны: а-однорычажный фланцевый, тип 17чзбр; б-пружинный фланцевый, тип 17с11нж; 1-корпус; 2-крепление; 3-шпиндель; 4-крышка; 5-рычаг; 6-груз; 7-пружина

Обратные клапаны пропускают транспортируемый объект только в одном направлении и автоматически закрываются при его обратном движении. Клапаны предохраняют трубопроводы, аппараты и машины от попадания на них веществ из потока в обратном направлении при остановке работы.

Обратные клапаны подъемные (рис. 26, а) и поворотные (рис. 26, б), которые условны к различным давлениям и температурам 15… 1000 мм. Обратные клапаны устанавливаются в основном на трубопроводах для газовых и жидких веществ.

Перепускные клапаны поддерживают давление рабочего вещества на требуемом уровне путем его перепуска через втулки трубопровода.

Клапаны для быстрого перекрытия потока транспортируемого вещества называются разрывными.

Дыхательные клапаны предназначены для удаления накопленного пара или воздуха и предотвращения образования вакуума.

Арматура, в которой запорный или регулирующий орган в форме тела вращения или его части вращается перпендикулярно оси потока транспортируемого вещества, а также вокруг оси, называется кранами. Краны в зависимости от конструкции крепления делятся на конические (рис. 27, а), шаровые (рис. 27, б) и цилиндрические.

Шаровой кран 6 имеет шаровую пробку, которая обеспечивает меньшее гидравлическое сопротивление и высокое эксплуатационное качество. По способу уплотнения крепи краны могут быть как натяжными, так и сальниковыми. В натяжных кранах затвор уплотняется путем затяжки гайки, вкрученной в нижний край пробки, проходящей через днище корпуса, а сальниковые краны-натяжением сальника 2.

Рисунок 26. Обратные фланцевые клапаны: а-подъемник, тип 16чЗбр; б– 19ч16бр типа; 1-корпус; 2-оптовое крепление; 3-крышка; 4-поворотное крепление

Рисунок 27. Сальниковые фланцевые краны: а-конический (пробковый), тип 11ч8бк; б-шаровая, тип 11ч37п; 1- втулька; 2-сальник; 3-корпус; 4-пробка конусная; 5-уплотнительный болт; 6- шариковая пробка

Конденсатоотводчики-арматура для отвода конденсата. По принципу работы конденсатоотводчики делятся на плавкие, термостатические и термодинамические.

Поплавком (рис. 28, а) называется запорный орган конденсатоотводчика, управляемый поплавком.

Рисунок 28. Конденсатоотделители: а-поплавковый фланцевый, тип 45ч9нж; б-термостатическое с муфтовым и цапковым устройством, тип 45кч6бр; 1-разгрузочный кран; 2- литейный канал; 3-клапан; 4-вентиль; 5-крышка; 6-поплавок; 7-корпус; 8- термостат (сильфон); 9-седло

Принцип работы этого конденсатоотводчика основан на использовании разности плотности пара и конденсата. Вместе со смесью паров конденсата конденсат поступает в отвод и заполняет пространство между крышкой корпуса 5 и поплавком 6. По мере заполнения нижней части корпуса конденсатом 7 карман всплывает и клапан 3 закрывает отверстие в ере. При дальнейшем спуске конденсата последний начинает сливаться внутрь поплавка, в результате чего он опускается вниз и клапан открывает проход. При этом под действием давления пара часть конденсата вытесняется из банки через впускной канал 2. Затем процесс повторяется таким образом в той же последовательности. В случае засорения литьевого канала его можно продуть через вентиль 4. Разгрузочный кран, расположенный в нижней части корпуса, открывается при отключении конденсатоотводчика во избежание плавления 1.

Конденсатоотводчики, запорный орган которых управляется термостатом, называются термостатическими (рис. 28, б).

Принцип действия этого инструмента основан на использовании разности температур пара и конденсата и расширения тел при нагреве. Термостат (сильфон) 8 частично заполняется специальной жидкостью. При

поступлении пара в приборы давление в термостате выше давления поступающего пара, поэтому сильфон удлиняется и с помощью прикрепленного к нему клапана 3 закрывает проход через седло 9, тем самым предотвращая отток пара. При попадании конденсата в конденсатоотводчик его температура ниже температуры пара по мере охлаждения. Температура конденсата 15…При снижении на 35 °С давление в сильфоне уменьшается, и он сжимается и клапан 3 поднимается вверх, таким образом открывается проход для потока конденсата в дренажную сеть.

Термодинамическим называют конденсатоотделители, орган крепления которых управляется за счет аэродинамической эффективности и термодинамических свойств рабочих веществ. Принцип действия данного инструмента основан на использовании газовых и термодинамических свойств пара и конденсата.

Измерительные диафрагмы и сопла устанавливаются для определения расхода вещества, проходящего по трубопроводу.

На трубопроводах с условным проходом до 500 мм на условное давление до 6,4 МПа применяются фланцевые камерные (рис. 29,а), поставляемые вместе с контрольно–измерительными приборами,а при Д=600 мм и выше–фланцевые дисковые диафрагмы (рис. 29, б).

В комплект измерительной диафрагмы фланца входят патрубки 1 сварные фланцы 4, прокладки 6, гайковертные болты 3 и монтажная шайба (рис. 29,в).

При монтаже в камерных диафрагмах вместо диска 2 и камер входа и выхода 1 устанавливается монтажная шайба, а на дисках-шайба заменяет диск. Диски камеры измерительной диафрагмы входят в комплект поставки дифференциального манометра (расходомера). Для удобства демонтажа фланцевых соединений измерительных диафрагм фланцы имеют два прижимных болта.

Рисунок 29. Измерительные фланцевые диафрагмы: а-камерный; б-дисковый; в-монтажная шайба для диафрагмы камеры; 1-патрубок; 2-диск; 3-гайковертный болт; 4-фланец; 5-трубки; 6-прокладки; 7-камеры; 8-место маркировки

Принцип действия измерительных диафрагм и сопло основан на изменении колебаний давления при прохождении вещества через отверстие меньшего диаметра. При прохождении вещества через диафрагму, диаметр которой меньше внутреннего диаметра трубы, его скорость увеличивается, а давление падает, и с увеличением количества проходящего вещества колебания давления увеличиваются. Падение давления вещества начинается перед диафрагмой и заканчивается на небольшом расстоянии в ее конце.

Перед диафрагмой и за ней расположены импульсные трубки 5, по которым вещество поступает в расходомер. Измеряет расход вещества по разности давлений вещества до и после диафрагмы.

Штуцеры и бобышки (рис. 30) используют для подключения импульсных линий к контрольно– измерительным приборам и автоматике, а также для установки манометров и термометров сопротивления, которые должны быть вырезаны и приварены так, чтобы их концы не выходили внутрь трубы. Места установки штуцеров и бобышек указываются на чертежах трубопроводов в рабочих условиях.

Рисунок 30. Сварка штуцеров к трубам: а-толщиной до 8мм; б-толщиной до 9мм; в-к разделам; г-к трубам малого диаметра

Штуцер устанавливается на узлах и элементах трубопроводов при их централизованной подготовке. В отдельных случаях их устанавливают на месте монтажа.

Гильзы термометров располагают в трубопроводе с условным проходом до 200мм под углом 45° против движения теплоносителя, а при большом диаметре труб–45…Под углом 90°. Конец гильзы должен быть примерно посередине трубы. При транспортировке и хранении закручивают пробки в отверстия штуцеров, бобышек и гильз.

5.3. Разметка и особая окраска трубопроводной арматуры

Знание условных обозначений и отличительной окраски трубопроводной промышленной арматуры позволяет правильно определить ее вид и материал, условия применения в трубопроводах и тем самым обеспечивает возможность контроля и грамотное выполнение монтажных работ.

Условный знак или шифр, арматура состоит из цифровых и буквенных обозначений, включающих пять элементов, расположенных последовательно, например 30ч925бр. Первое двузначное число обозначает тип арматуры: кран-11; запорное устройство указателя уровня–12; вентиль– 13, 14 и 15; обратный подъемный клапан– 16; предохранительный клапан–17; обратный поворотный клапан–19; задвижка– 30 и 31; конденсатоотводчик–45 и др.

Первый буквенный знак указывает на материал корпуса:

• углеродистая сталь–б;
• легированная сталь-лб;
• нержавеющая сталь-тб;
• серый чугун-ш;
• ковшовый чугун-шш;
• латунь или бронза-КЖ;
• пластмассы (кроме винипласта)–п.

Однозначное число указывает на привод:

• с механической коробкой передач: -3;
• c механической цилиндрической–4;
• с той же конической–5;
• пневматической–6;
• гидравлической–7;
• электромагнитной–8,
• электрической–9.

при отсутствии привода число не ставится.

Следующая двузначная цифра-конструкция (номер модели) данного вида арматуры по каталогу.

Буквы в конце условного знака обозначают материал уплотнительных колец (буквенное обозначение):

• латунь и бронза–к;
• нержавеющая сталь (коррозионностойкая)–тб;
• кожа–т;
• эбонит–э;
• резина–р;
• пластик (кроме винипласта)–п;
• без установленных или направленных колец–РС.

В случае, если арматура имеет внутреннее покрытие, обозначение материала этой обшивки совмещается с обозначением материала уплотнительных колец:

• гуммирование–гм;
• эмалирование–эм;
• футеровка пластмассой–п;
• свинец–г.

Для арматуры со взрывозащищенным электроприводом в конце знака добавляют букву Б (например, 30ч906бр), а в тропическом исполнении– букву Т.

В отдельных случаях после букв, обозначающих материал уплотнительных поверхностей, добавляется цифра, указывающая вариант исполнения изделия.

Пример. 1. Индекс 15с916нж1, где 15-вентиль; с-корпус из углеродистой стали; 9-электропривод; 16-номер по каталогу; нж– поверхности вытеснения из нержавеющей стали (коррозионностойкие); 1- вариант исполнения.

2. Индекс 11бр9бк, где 11–кран; КП-корпус выполнен из латуни или бронзы; 9–номер по каталогу; СП–уплотнительные поверхности выполнены непосредственно в корпусе, т. е. не имеют вставных колец.

Особая окраска чугунной и стальной арматуры наносится на необработанные поверхности (кроме корпуса, крышки, сальника, приводных устройств). Арматуру из углеродистой стали окрашивают в серый цвет, из легированной–в синий цвет, из кислотостойкой и коррозионностойкой стали–в синий цвет, из серого и кованого чугуна–в черный цвет. Не окрашивает арматуру из цветных металлов и пластмасс.

В зависимости от материала уплотнительных деталей крепи применяют различную окраску дополнительного приводного устройства арматуры (маховика, рычага): если уплотнительное устройство изготовлено из бронзы или латуни, оно окрашивается в красный цвет, коррозионностойкой стали– в синий цвет, алюминия–серебристо–серый, баббита–в желтый, кожи и резины–в коричневый цвет.

6. Материалы для труб

6.1. Стальные трубы, применяемые для изготовления трубопроводов

Стальные трубы широко используются для изготовления и монтажа технологических трубопроводов. В зависимости от физико-химических свойств и рабочих параметров транспортируемых веществ применяются стальные трубы различных марок стали, диаметров и толщины стенок, изготовленные различными способами.

По способу изготовления стальные трубы подразделяются на бесшовные (горячие и холоднодеформированные) и электросварные (прямошовные и спиральные).

Промышленность производит большое количество бесшовных и электросварных труб из углеродистой, низколегированной, легированной и высоколегированной стали различных марок. Применение такого широкого ассортимента труб при проектировании и строительстве технологических трубопроводов создает значительные трудности в комплектовании труб материалами и деталями. Для сокращения типовых размеров и марок труб установлены основные виды трубопроводов и пределы их применения для внутрицеховых и межцеховых технологических трубопроводов (табл.3).

Таблица 3. Основные виды стальных труб, используемых для изготовления технологических трубопроводов

ГОСТ, ТУ и групп поставки	Стальные трубы			Рабочие параметры
	Марка стали	Габаритные размеры, мм		А, МПа	Температура, °С
		Толщина стенки	Наружный диаметр
ГОСТ 10705– 80 Группа В ГОСТ 10706– 76 Группа В	20	Сварной до 10	14…530	2,5	– 40…+300
	ВСт2пс2 ВСтЗпс2– 5		426…1420		– 20…+300
ГОСТ 20295– 74	20 16 ГС	До 12 До 16	159… 377 159… 820	4,0	– 40…+400 – 60…+400
Группа 8696– 74	ВСт2пс2 ВСтЗпс2– 5	До 10	159…1420	0,6	– 20…+300
Группа В	17 ГС				– 40…+300
Группа 3262-75, легкая и простая	10,20	До 4,5	17…165	1,6	– 20…+200
ГОСТ 11068	12Х18Н10Т	До 4	15…89	1,6	– 70…+450
ГОСТ 8732–78 ГОСТ 8731–74 Группа В	10, 20 10Г2	Бесшовные до 18	25…426	10	– 40…+450 – 50…+450
ГОСТ 8734–75 ГОСТ 8733– 74 Группа В	10, 20 10Г2	До 6	14…108	–	– 40…+450 – 70…+450
ГОСТ 550–75	20 10Г2	До 18	14…426	10	– 40…+450 – 70…+450
	15Х5М 15Х5М– У				– 40…+450
ТУ 14–3460– 75	12Х1МФ	До 18	14…426	–	– 40…+450
ГОСТ 9940–81	12Х18Н10Т	До 16	57…325	–	– 70…+450
ГОСТ 9941–81	08Х22Н6Т	16	15…220	–	– 40…+300

6.2. Детали и соединения стальных труб с внутренним покрытием

Трубы и детали стальных труб с внутренним покрытием для транспортировки агрессивных веществ являются высокоэффективными заменителями труб из высоколегированной стали и цветных металлов. По конструкции такие трубы и детали изготавливаются двухслойными, состоящими из наружного слоя (стальная труба) и внутреннего слоя меди (биметалл) или слоя из неметаллического материала. Внешняя оболочка обеспечивает необходимую прочность, а внутренняя — устойчивость к коррозии.

Основные виды внутренних неметаллических покрытий: гуммирование (резина, эбонит, полуэбонит), футеровка (полиэтилен, фторопласт, брусчатка) и эмалирование стеклянными эмалями.

Части труб и трубопроводов с внутренним неметаллическим покрытием (гуммированным) диаметром до 600мм содержат 70% серы, 85% фосфора, 15% азота, соли и плавиковой кислоты любой концентрации и– 20…Используется для транспортировки многих других веществ, включая газы при температуре +70°С и условном давлении до 1 МПа.

Условно проходные трубы и детали трубопроводов 25-400 мм, футерованные фторопластом, изготавливаются для транспортировки агрессивных веществ при температуре -60 +150°С и рабочем давлении до 0,5 МПа.

Трубы и механизмы сталелитейных труб гумированные, футерованные пластмассами, соединения которых в основном сварные 6 и свободные 3 фланцевые (рис. 31)

D_шартты=150…400 трубопроводы и детали применяются для гидравлической и пневматической транспортировки абразивных материалов при температуре до 50°С и условном давлении до 1 МПа в самотечных и напорных системах трубопроводов, футерованных каменными накладками.

Покрытие наносится на внутреннюю поверхность труб и деталей в виде жидкой массы стеклянной эмали с последующим обжигом. Трубы и детали соединяются через фланцы.

Рисунок 31. Фланцевые соединения стальных труб, гуммированных и футерованных пластмассой: а-в отсортированной трубе; б-на сварной трубе; в-в сварном кольце; 1-в стальной трубе; 2-гайковерт; 3, 6-фланцы; 4-прокладка; 5-слой гуммированной футеровки; 7-запеченное кольцо

6.3. Трубы, детали и соединения труб из пластмасс

Использование неметаллических материалов для технологических трубопроводов позволяет снизить расход стали и цветных металлов, увеличить срок службы труб, снизить расходы на их антикоррозийную защиту и теплоизоляцию.

В последние годы для технологических трубопроводов широко применяются пластмассовые трубы, что обусловлено следующими факторами: высокой коррозионной стойкостью по сравнению с металлической массой (в 6– 8 раз легче), гидравлическими сопротивлениями, благодаря которым их пропускная способность увеличивается на 25– 30%; простотой обработки и соединений; малой трудоемкостью и себестоимостью транспортировки и монтажа. Недостатком большинства пластмассовых труб является относительно небольшая теплостойкость и легкое и быстрое скольжение под воздействием температур и длительных постоянных нагрузок.

Для изготовления труб и деталей трубопроводов широко используются термопласты: полиэтилен (ПЭ), поливинилхлорид (ПВХ), полипропилен (пп), фторопласт и в достаточно ограниченном объеме — реактопласты (стеклопластики и фаолит).

Полиэтиленовые трубы характеризуются высокой химической стойкостью. При нормальной (20°с) температуре они обладают прочностью, жесткостью и эластичностью, при отрицательной сохраняют эластичность. Трубы из полиэтилена высокого давления (ПППЭ) прочнее, прочнее, но гибче, чем трубы из полиэтилена низкого давления (ПППЭ).

Недостатками труб из полиэтилена являются растворимость в большинстве углеводородов при температуре 70– 80°С; окислительная способность в присутствии кислорода, особенно под воздействием ультрафиолетового солнечного света; износ при эксплуатации; большой коэффициент линейного расширения (в 15– 20 раз больше, чем в стали).

Трубы и детали из фторопласта ограниченно используются для технологических трубопроводов из-за их относительно высокой стоимости. Трубы из фторопласта обладают высокой химической стойкостью к воздействию различных агрессивных сред (стекло, фарфор, эмаль, золото, платина, нержавеющая сталь), отличаются морозостойкостью, жаростойкостью (распад фторопласта начинается при температуре 415°С).

Трубы и детали из фторопласта выпускаются диаметром 32–430мм. Они находятся под давлением до 0,5 МПа и -60 … Предназначен для перевозки агрессивных веществ при температуре + 150°C. Трубы и детали также выпускаются с защищенной металлической оболочкой. Недостатки таких труб: текучесть увеличивается в холодном состоянии, с повышением температуры; при нагревании не переходит в состояние вязкости, что затрудняет их обработку и формовку.

Металлопластиковые трубы диаметром 50– 1000 мм используют при нагревании жидких и газообразных химически агрессивных веществ–30– + 150°С и используется для транспортировки при давлении до 2,5 МПа. Они обладают высокой прочностью и хорошими электроизоляционными свойствами.

Способ соединения труб из термопластов указывается в проекте, при отсутствии таких указаний он выбирается монтажной организацией в зависимости от условий работы, способа прокладки труб, материала труб и вида соединительных деталей.

Способ соединения труб из термопластов указывается в проекте, при отсутствии таких указаний он выбирается монтажной организацией в зависимости от условий работы, способа прокладки труб, материала труб и вида соединительных деталей.

Трубы из термопластов могут быть неразъемными и неразъемными. Неразъемное соединение более прочное и плотное, чем разъемное соединение, которое не требует частого ремонта в процессе эксплуатации; стоимость неразъемного соединения во много раз ниже стоимости неразъемного соединения.

Неразъемные соединения труб из полиэтиленовых и полипропиленовых труб с наружным диаметром более 50 мм и толщиной стенки более 4 мм выполняются контактной сваркой (рис. 32, а). Такие соединения для труб ПППЭ подбираются также с применением формованных широких втулок (рис. 32, б) или широкоформатных деталей (рис. 32, в). Неразъемное соединение для труб из ПВХ любого диаметра и толщины стенок, как правило, осуществляется путем склеивания (рис. 32 г, д), однако допускается газовая прутковая сварка в случаях, когда обосновано неразрывное соединение труб из ПВХ с наружным диаметром 63– 225 ММ и толщиной стенки 3– 12 мм (рис. 32 е, ж).

Рисунок 32. Неразъемные соединения труб из термопласта: а-контактная сварка; б, в–ковш контактно-сварной; г, д–склеивание ковшей; е-контактная газовая прутковая сварка; ж-сварка ковшового газового стержня

Газовая прутковая сварка труб и деталей из ПППЭ, ПППЭ и ПП допускается только для трубопроводов III—V категорий в случаях, когда применение контактной сварки невозможно.

Съемные соединения труб из термопластов осуществляются с применением металлических или пластмассовых фланцев.

Для труб из ПППЭ, ПППЭ, ПП, ПВХ и фторопласта выполняется на отключенной трубе (рис. 33, а), на втулках с утолщающим буртиком, привариваемых контактной сваркой к концам пппэ, ПППЭ и ПП — труб (рис. 33, б) или образующихся на концах труб (рис. 33, в).

Разъемные соединения с свободными фланцами на втулках с толстыми буртиками, свариваемые контактной сваркой, применяются для трубопроводов ПППЭ, ПППЭ и ПП, а для склеиваемых трубопроводов ПВХ (рис. 33, г).

Рисунок 33. Разъемные фланцевые соединения труб из термопластов: а-в окантованной трубе; б-на герметичной втулке; в-на формованных концах труб с толстым сверлом; г-надевается с запаянным или вклеенным в втулки; д-резиновым уплотнительным кольцом.

Для ПВХ труб, имеющих заводскую широкую втулку на одном конце, применяется соединение с резиновыми уплотнительными кольцами (рис. 33, д).

Основное соединение стеклопластиковых труб-широкое и фланцевое.

Трубы с фаолитовыми буртиками соединяются с помощью фланцев режущими кольцами (рис. 34, а) и отрезным стальным фланцем (рис. 34, б).

Рисунок 34. Соединения фаолитовых труб с буртиками: а-кольцами, вырезанными с помощью фланцев; б-с помощью отрезанных фланцев

6.4. Металлополимерные трубы

Металлопластиковые трубы (металлопластики) представляют собой пятикислотную структуру, состоящую из тонкостенной алюминиевой трубы, на которую изнутри и снаружи наносится клеевая основа, а затем сшитый полиэтилен (модифицированный полиэтилен с закрытой пространственной молекулярной структурой) с хорошей термостойкостью, отличными гигиеническими свойствами и высокой пропускной способностью.

Металлополимерная труба сочетает в себе преимущества металлических и пластмассовых труб:

• 100% кислородонепроницаемый;
• коррозионная стойкость;
• отсутствие минеральных отложений на стенках труб;
• долговечность (более 25 лет);
• морозостойкость;
• надежность работы в условиях высокой сейсмичности;
• высокая шумопоглощающая способность;
• удобство транспортировки;
• технологичность монтажа (трубы легко изгибаются, позволяют изгибать элементы трубопровода, нет необходимости в точном приведении линейных размеров);
• монтаж с помощью соединительных деталей с оборудованием и приборами из стали, латуни, пластмассы без прямого припоя, нарезания резьбы.

Металлические полимерные трубы при проектировании и монтаже систем отопления с расчетной температурой не более 90 С давление в трубопроводах 1,0. На трубопроводы, не превышающие МПа, применяются по данным нормативных документов или сертификационных испытаний.

Металлополимерные трубы могут использоваться в системах центрального, местного отопления жилых, общественных, административно– бытовых и промышленных зданий, вновь строящихся и реконструируемых.

Категория пожарной опасности (ГОСТ 1.004 — 91) не допускается прокладка металлополимерных труб в зданиях и на производстве, а также в помещениях с источниками теплового излучения с температурой поверхности более 150°С.

Металлополимерные трубы не используются без защитных экранов в помещениях, где при аварийных ремонтных работах возможна электродуговая или газовая сварка.

Металлополимерные трубы, применяемые для систем отопления, должны иметь сертификат соответствия требованиям нормативных документов.