Монтаж трубопроводов основные требования при монтаже

Протяженность и, следовательно, металлоемкость трубопроводов на предприятиях велики. Поэтому монтаж их довольно трудоемок, а поддержание трубопроводов в исправном состоянии требует привлечение большого числа ремонтных рабочих. Стоимость монтажа технологических трубопроводов составляет 45 % от общей стоимости монтажных работ.

Назначение трубопроводов различно, оно определяется их наименованием и особенности конструктивного оформления. Трубопроводы связывают оборудование технологических установок в единую систему (внутриустановочные или технологические обвязочные трубопроводы), а также обеспечивают связь между отдельными установками и цехами завода (межцеховые и общезаводские трубопроводы).

Трубопроводы большой протяженности для транспортирования сырья, полуфабрикатов и готовой продукции принято называть магистралями. Трубопроводы можно охарактеризовать условным диаметром Ду (номинальный внутренний диаметр трубопровода), Ду = 100 мм и т.д. и условным давлением Ру (наименьшее рабочее давление при температуре 20 °С). Так как с повышением температуры прочностные свойства материала труб снижаются, соответственно должно уменьшаться наибольшее допустимое рабочее давление.

В основном трубопроводы изготавливаются из углеродистых или легированных сталей. Кроме того, находят применение медные, латунные, обладающие хорошей коррозионной стойкостью и высокой теплопроводностью стенок, а также алюминиевые и свинцовые трубы, имеющие высокую коррозионную стойкость к отдельным группам веществ.

Неметаллические трубопроводы менее прочны, чем металлические, однако в большинстве случаев коррозионная стойкость их выше, а стоимость невелика. К неметаллическим относятся: керамические, фарфоровые, стеклянные, резиновые и пластмассовые трубы (из винипласта, полиэтилена, фаолита, фторопласта). Находят применение также трубы из металла, футерованы пластмассой или резиной.

Трубы из углеродистых и легированных сталей могут быть сварными и бесшовными. Из стальных труб главным образом применяют бесшовные трубы (горячекатаные и электросварные). Эти трубы гуммируют и футеруют полиэтиленом и винипластом.

Потребность в трубах из нержавеющей стали с каждым годом возрастает в связи с требованиями технологии производства, простоты их монтажа и обслуживания, а также по технико-экономическим соображениям.

Пластмассовые трубы отличаются высокой коррозионной стойкостью. Но проведение монтажных и ремонтных работ при их применении усложнено.

Для соединения отдельных участков трубопроводов применяются различные детали: фланцы, муфты, переходы, отводы, тройники, заглушки, сгоны и т.д. Материал этих деталей должен соответствовать материалу труб. Соединение отдельных участков труб чаще всего осуществляются следующими способами: фланцевое соединение, резьбовое соединение, сварное соединение.

Сварное соединение применяется для трубопроводов высокого давления, фланцы при этом используются только для установки арматуры. Для токсичных, взрывоопасных, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, также рекомендуются сварные соединения труб. Сварное соединение наиболее надежно, практически полностью исключает возможность утечки продуктов, однако, является неразборным, что создает трудности в эксплуатации.

Фланцевое соединение – разъемное – более дорогое и менее надежное в эксплуатации, чем сварное.

Вследствие простоты конструкции оно наиболее распространено. Для коммуникации высокого давления применяются специальные фланцы, наворачиваемые на трубопровод, а соединение труб производится через гильзу (рис.19.1).

Рис.19.1. Схема соединения трубопроводов высокого давления:

Резьбовое соединение применяется в основном при соединении газовых труб. Оно наименее надежно, но компактнее фланцевого. Оно применяется для труб небольшого диаметра (d_n < 0,05 ÷ 0,075 м). Для того, чтобы исключить утечку среды, на трубу наматывается волокнистый материал (льняная прядь, иногда с промазкой свинцовым суриком и свинцовыми белилами). Резьбовое соединение осуществляется с помощью муфт (рис.19.2).

1 – соединительные трубы; 2 – муфта; 3 – контргайка

Чугунные трубы соединяются с помощью раструбов. Кольцевое пространство в раструбном соединении заделываются пенькой или с помощью специального цемента зачеканивается (рис.19.3).

Керамические, пластмассовые, стеклянные трубы соединяются специальными способами.

1 – труба; 2 – раструб; 3 – труба; 4 – набивка из пеньки; 5 – замазка и цемент

19.2. Требования при проектировании монтажа трубопровода

Способы монтажа и ремонта трубопроводов обусловлены материалом из которого изготовлены трубопроводы, а также их размером и пространственным расположением.

Все трубопроводы сооружаются в полном соответствии с утвержденными проектами и рабочими чертежами. В зависимости от конкретных условий (свойств и состояния транспортируемой среды, диаметра труб, ситуации на монтируемом участке) трубопроводы прокладывают в грунте, в открытых и закрытых лотках, в каналах или на опорах и эстакадах.

Технологические трубопроводы, требующие постоянного ухода, частых ремонтов в стесненных условиях, как правило, прокладывают только на опорах. При расположении на эстакадах множество трубопроводов различного назначения в несколько ярусов стараются трубопроводы с ядовитыми, высокоагрессивными и огневзрывоопасными средами располагать в самом нижнем ярусе. Это облегчает ремонт и при авариях предотвращает возможную утечку продукта на другие трубопроводы.

Паропроводы, трубопроводы для конденсата и теплоагентов прокладывают на стойках и эстакадах, а также в надежно канализованных открытых лотках.

Чтобы обеспечить надежность осмотра и производства ремонтных работ при прокладке пучка трубопроводов (рис.19.4), необходимо соблюдать межосевые расстояния соседних трубопроводов, а также расстояния соседних трубопроводов от соседствующих конструкций (элементов опор, стен зданий, постаментов, аппаратов и т.д.).

1 – конструктивный элемент; 2 – труба; 3 – фланцы

Расстояние L между осями соседних изолированных трубопроводов с фланцами, расположенными в одной плоскости, можно определить по формуле

где D₁ и D₂ – наружные диаметры фланцев соседних труб; a – расстояние между этими фланцами для, труб диаметром до 200 мм: a = 80 – 100 мм; для труб диаметром до 250 – 700 мм: a = 105 – 150 мм.

Расстояние c от оси крайнего трубопровода до соседнего конструктивного элемента определяется, как

Большинство работающих трубопроводов подвержено действию статического электричества, поэтому их необходимо заземлить согласно действующим правилам.

Прокладываемые трубопроводы не должны закрывать необходимые для нормального обслуживания цеха (установки), проходы и проезды, в том числе грузоподъемные устройства. Эстакады или нижняя труба надземного трубопровода должны быть подняты над землей на высоту не менее:

Причем над перечисленными участками прокладывают трубопроводы только из сварных труб, т.е. без фланцев, арматуры, компенсаторов и других устройств.

Под трубопроводами сильно токсичных продуктов на участке дороги устанавливается поддон с уклоном в сторону безопасного слива.

Трубопроводы (особенно подземные) должны быть защищены от действия поперечных сил, способных их смять, поэтому под дорогами и переездами их укладывают в туннелях или заключают в гильзы, представляющие собой трубы несколько большего диаметра и большей толщины, чем защищаемые. Гильзы также устанавливают на участках, где труба пересекает стены и перекрытия. Это позволяет трубам воспринимать температурные деформации независимо от строительных конструкций. Гильзы заделывают намертво. При компоновке деталей трубопровода необходимо избежать попадания сварного шва на участке гильзы.

Подземные трубопроводы в обычных грунтах прокладывают на глубине не менее 0,5 м от поверхности земли; для замерзающих грунтов глубина залегания трубопровода должна быть на 0,1 м ниже глубины промерзания грунта.

На участке пересечения железнодорожных и транспортных путей глубину заложения труб с гильзами принимают не менее 1 м от подошвы шпалы. На участках автодорог эта глубина должна быть не менее 0,8 м от зеркала дорожного полотна.

Не рекомендуется прокладывать трубопроводы на стенках производственных зданий. В исключительных случаях можно проложить трубопровод небольших размеров на скользящих опорах, прикрепленных к стенкам, однако при этом они не должны пересекать оконных и дверных проемов. При прокладке вдоль наружных стен зданий трубопроводы размещают не менее чем на 0,5 м выше (или ниже) оконных проемов.

Нельзя прокладывать трубопровод под зданиями, фундаментами оборудования и другими сооружениями. Подземные трубопроводы должны надежно защищаться от разрушения коррозией. Технологические трубопроводы должны иметь некоторый уклон с тем, чтобы при отключении можно было опорожнить их.

Трубопровод малой длины и легко выпучивающийся во время нагревания удлиняется; при умеренном переходе температур это удлинение может компенсироваться удлинением в изгибах или за счет выпучивания трубопровода. Такой процесс называется самокомпенсацией. При наличии трубопровода, не допускающего жесткого закрепления, его приходиться укладывать на подвижные опоры и вводить в конструкцию трубопровода компенсатора линзовые, сальниковые односторонние и двусторонние, лирообразные и лирообразные гладкие с прямым участком (рис.19.5).

Рис.19.5. Схема компенсаторов на трубопроводах:

а – линзовый сварной; б – тарельчатый сварной; в – сальниковый односторонний;

г – сальниковый двусторонний; д – лирообразный; е – лирообразный с прямым участком; ж – П-образный

Компенсирующая способность в большей мере зависит от Н, чем от z. Значение Н/z характеризует относительную величину вылета и составляет 1,5 ÷ 10. Таким образом П-образные компенсаторы могут разделены на компенсаторы с большим, средним и малым вылетом. На компенсирующую способность оказывает также влияние радиус гиба компенсатора R. Чем меньше R, тем лучше компенсатор гнется обычно R = 4d_n.

20.1. Тепловое удлинение трубопроводов и их компенсация

При монтаже необходимо учитывать изменение длины трубопроводов при колебаниях температуры. Величина этого изменения может быть определена по формуле

где α – коэффициент линейного расширения материала трубы, 1/°C; t – изменение температуры трубопровода, C°; l – первоначальная длина трубопровода, м.

Удлинение трубопровода вызывает появление напряжений сжатия

где δ = ∆l/l – относительное удлинение; Е – модуль упругости, Н/мм.

При площади поперечного сечения стенок трубы F сила сжатия Р_сж будет равна

При совместном решении уравнений (20.1) и (20.2) получаем перепад температур, выше которого необходима компенсация температурных удлинений

Рассмотрим расчет диаметра трубопровода при передаче жидкости или газа по цилиндрическому трубопроводу. Скорость движения жидкости зависит от величины напора, вязкости жидкости, материала и конструкции трубопровода.

Практически в трубопроводах с газами и технологическими растворами, вязкость которых близка к вязкости воды, принимают следующие скорости, м/с

3. Газопроводы для газов, насыщенными парами 10 – 30.

4. Газопроводы для сухих газов (сжатого воздуха, азота, разреженного воздуха и перегретых паров) 10 – 60.

Секундный расход, т.е. количество V_с протекающей жидкости или газа по цилиндрическому трубопроводу, м³/с, определяют по формуле

где F – площадь сечения трубы, м; d – диаметр трубопровода, м; ω – скорость среды, м/с.

Из уравнения (20.6) можно определить диаметр трубопровода d, м

20.3. Расчет металлических труб на прочность

Толщина стенки стальной трубы, испытывающей внутреннее давление, может быть определена по формулам, рекомендованным Госгортехнадзором.

где Р_у – условное давление (соответствующее рабочему давлению при температуре среды 200 °С) кгс/см²; D_у – наружный диаметр трубы, мм; σ₂₀₀ – допустимое напряжение при температуре среды до 200 °С, кгс/мм²; А – коэффициент, учитывающий необходимую прибавку на допустимые минусовые отклонения толщины стенки по ГОСТу, а также уменьшения толщины при изгибе (обычно А принимается равным 0,2)

где φ – коэффициент для сварных труб равен 0,8, для сварных труб со спиральным 0,6; С – величина, учитывающая возможное минусовое отклонение толщины листа (принимается от 0,5 до 0,8); σ₂₀₀ – при температуре 200 °С для Ст3 – 11,7, для сталей других марок от 10,9 до 13,3.

Если трубопровод предназначен для транспортировки агрессивных сред, толщину стенок труб следует увеличивать в зависимости от диаметра трубопровода (от 2 до 4 мм).

20.4. Конструкции опор для трубопровода и их расчет

а – скользящая; б – катковая; в – в зданиях под перекрытием до 200 мм

Рис.20.2. Схема неподвижных опор: а – хомутовые; б – приваренная

Рис.20.3. Схема крепления труб при помощи кронштейнов:

а, в – крепление к стенке; б, г – крепление к колонне

Рис.20.4. Схема крепления трубопровода на подвесках:

Расчет опор сводится к следующей методике. Длина пролета между опорами трубопровода l, м, определяется в зависимости от допустимого прогиба многоопорной балки по формуле

где σ_и – допустимое напряжение на изгиб, кгс/см² (для стальных труб σ_и = 250 кгс/см2); ω – момент сопротивления, см³; q – вес 1 м трубопровода, наполненного раствором и покрытого изоляцией.

Расчетная нагрузка на одну опору Q_верт определяется по формуле

Расстояние между подвижными опорами зависит от внутреннего диаметра трубы (табл.20.1).

Трубопроводы испытывают на плотность и прочность. Все стыки трубопровода должны быть доступны для визуального осмотра. Сварные швы полностью и выборочно подвергаются физическим методам контроля (с помощью рентгеновских и гамма-лучей, магнитографированием, ультразвуком).

Трубопроводы опрессовывают водой. Испытуемый участок трубопровода отключают заглушками, в верхней его части приваривают штуцер с вентилем (задвижкой) для выпуска воздуха при нагнетании воды. Испытательное давление указывается в технических условиях проекта и обычно составляет 1,25 – 1,5 рабочего давления. При испытательном давлении трубопровод выдерживают в течение 5 мин, затем снижают давление до рабочего и приступают к осмотру. Результат испытания считается положительным, если за время испытания давление в трубопроводе не снижается, и сварные швы не пропускают воду.

Если испытание производится сжатым воздухом, неплотности обнаруживаются по появлению пузырьков мыльной эмульсии, нанесенной на швы.

Порядок сдачи трубопровода в эксплуатацию определяется категорией трубопровода, т.е. его назначением.

Правила ГОСгортехнадзора предусматривают регистрацию трубопровода 1-ой, 2-ой, 3-ей категорией в инспекции ГОСгортехнадзора по установленной форме.

После испытания приемка и сдача трубопровода должна осуществляться и оформляться двусторонним актом. При сдаче технологических трубопроводов в эксплуатацию, монтажная организация обязана представить техническую документацию: акты проверки внутренней очистки трубопроводов, испытаний арматуры, испытаний трубопроводов, промывки и продувки трубопроводов; заключение по проверке качества сварных швов трубопровода.

Все трубопроводы, за исключением стеклянных, керамических и фарфоровых, по окончании монтажа и испытания окрашивают масляной или другой стойкой краской. Трубопроводы, покрытые изоляцией, могут окрашиваться клеевой краской.

Цель окраски заключается не только в защите труб от атмосферной коррозии и в придании им опрятного вида. Цвет трубопровода зависит от того, для транспортировки каких сред он предназначен (окраска регламентирована инструкциями).

Отличительные знаки и цвета окраски, приводимые в правилах безопасности для взрывоопасных химических производств, указаны ниже.

Вода обратная (условно-чистая) – Зеленый с коричневыми полосами

Вода питьевая (хозяйственная) – Зеленый без полос

Кислоты крепкие – Красный с белыми полосами

Кислоты разбавленные – Красный с двумя белыми полосами

Конденсат водяного пара – Зеленый с синими полосами

Пар насыщенный – Красный с желтыми полосами

Рассол прямой – Темно-коричневый с черными полосами

Рассол обратный – Темно-красный с желтыми полосами

Щелочи разбавленные – Вишневый с белыми полосами

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: