Система трубопровода может включать в себя

Мы начинаем серию статей о герметизации трубопроводов. Пилотный выпуск посвящаем трубопроводу в целом, как важнейшему инженерному явлению современного мира. Поговорим о том, что это такое, какие виды бывают, чем различаются. Разберемся в требованиях к прокладке, защите и герметизации трубопровода в зависимости от масштаба и назначения.

Классификация трубопроводов

Трубопровод — это инженерное сооружение разной степени сложности, используемое для транспортировки жидких и газообразных веществ под воздействием давления или естественных ландшафтно-геодезических особенностей. Некоторые виды трубопроводов предназначены для доставки твердых веществ на небольшие расстояния — в рамках одного помещения или здания.

Основная функция большинства трубопроводов — передача вещества или продукта от места добычи до места переработки и потребления. Но есть системы, предназначенные не для подачи, а для удаления или отведения. А именно:
— Канализация — отводит промышленные и бытовые отходы через очистку к утилизации
— Дренаж — служит для удаления воды с поверхности земли и из подземного пространства

— Водовыпуск — удаляет воду из подземных коллекторов, тоннелей, камер и т.д.

Трубопроводы классифицируются:

По способу прокладки:
• Наземные и надземные. Разница в том, что надземные сооружают на высоте не менее 25 см от грунта на опорах, балках, эстакадах.
• Подземные. Укладывают в траншеи, канавы, тоннели, дюкеры, искусственные насыпи.
• Подводные — речные, болотные, морские. Проходят по дну водоема или в специально прорытых траншеях.

• Плавающие. Крепятся к поплавкам и укладываются на поверхность воды.

• По типу транспортируемого вещества:
  • Водопровод — снабжает водой, включая питьевую, населенные пункты, промышленные объекты, транспорт
  • Воздухопровод — доставляет сжатый воздух на профильные предприятия
  • Газопровод — транспортирует природный газ к местам потребления и экспорта
  • Нефтепровод и нефтепродуктопровод — доставляет сырую необработанную нефть и нефтепродукты (бензин, мазут, сжиженные газы)
  • Паропровод — передает пар под давлением для тепловых и атомных электростанций, предприятий пищевой промышленности, парового отопления
• • Теплопровод — передает теплоноситель в жилые дома и на предприятия

Это массово распространенные виды трубопроводов. Существуют также узкоспециализированные: аммиачный трубопровод, конденсатный, этиленовый, гидроторфный и другие.

1. По масштабу:
   • Магистральные — крупнейшие инженерные сети для транспортировки веществ на дальние расстояния
   • Технологические — снабжают промышленные предприятия
   • Коммунально-сетевые — обеспечивают теплом, водой, газом объекты жилого и нежилого фонда. Отводят бытовые отходы
2. • Судовые и машинные — для работы на судовом, грузовом, легковом транспорте
3. По сложности проектирования и изготовления:
   • Простые — укладываются по возможности прямо, без ответвлений и дополнительных конструкций
4. • Сложные — это крупные инженерные системы с ответвлениями, переходами, изгибами
5. По температуре передаваемого вещества: • Холодные трубопроводы — 0°С и ниже
   • Среднетемпературные — от +1°С до +45°С
6. • Высокотемпературные или горячие — свыше 46°С
7. По агрессивности среды: нейтральные, мало- и среднеагрессивные, высокоагрессивные
8. По давлению:
   • Трубопроводы низкого давления — не превышает 12 атмосфер
   • Среднего давления — от 12 до 25 атмосфер
9. • Высокого давления — показатель более 25 атмосфер

Состав и материалы трубопроводов

Состав трубопровода зависит от следующих факторов: сложность проекта, вид доставляемого вещества, условия строительства (открытая местность или помещение), климатические и ландшафтные характеристики, окружающая среда.

• Традиционный состав трубопровода — это:
  • Трубы
  • Краны
  • Арматура — запорная, регулирующая, защитная, предохранительная, распределительная
  • Компрессорные и распределительные станции
  • Опоры
  • Соединительные механизмы
  • Защитные кожухи или футляры
  • Отводы
  • Фланцы
• • Заглушки и затворы

Для производства труб и сопутствующего оборудования чаще всего используют: сталь и чугун, а также разновидности пластмассы (винипласт; полиэтилен; поливинилхлорид), асбестовый цемент и железобетон. Реже — стекло и керамику.

Защита и герметизация трубопроводов

При проектировании и строительстве трубопровода — независимо от назначения и типа укладки — главную роль, после выбора высокопрочных материалов, отводят защите и герметизации.

Для защиты трубопровода от коррозии, механического воздействия, температурных перепадов и агрессивности транспортируемой среды на внешние и внутренние поверхности наносят специальные покрытия — антикоррозионные и теплоизоляционные.

Популярна методика укладки основной трубы в трубу большего диаметра, что гарантирует защиту снаружи.

Изнутри трубы покрывают составами на основе резины, минеральных эмалей, пластмассы, чтобы исключить деформацию оборудования из-за воздействия агрессивной среды.

Защиту трубопровода «продолжают» герметики, используемые для уплотнения фланцевых или резьбовых соединений труб и ответвлений.

Требования к герметикам для трубопровода:
1. Высокая герметизирующая способность
2. Долговечность и эффективность на протяжении всего срока эксплуатации системы
3. Устойчивость к агрессивности сред, перепадам давления и температуры внутри трубы
4.

Устойчивость к внешним факторам — механические воздействия во время строительства, ремонта, эксплуатации; экстремально низкие и высокие температуры окружающего воздуха; климатические особенности
5. Возможность юстировки и демонтажа
6.

Удобное и простое нанесение

1. 7. Высокая скорость герметизации и сборки соединения
2. Необходимо отметить, что для определенной категории трубопроводов, например, подводных, допустимы только неразъемные соединения — сварные, напрессованные, развальцованные и др.
3. Для герметизации фланцевых и резьбовых соединений трубопроводов применяют:
   — Прокладки — металлические, неметаллические, комбинированные
   — Сантехнический лен с пропиткой
   — ФУМ-ленту
4. — Анаэробные гели-герметики

— Сантехнические нити

Выбор герметика делают на основе характеристик трубы (материал, диаметр, способ укладки) и транспортируемого вещества (агрессивность, давление, температура). Выбирайте только действительно качественные и современные составы. Их Вы можете приобрести уже сейчас на нашем сайте с бесплатной доставкой.

Назначение, классификация трубопроводов, способы их прокладки и соединения

Тема 1.5 Трубопроводы и рукава

План:

1. Назначение трубопроводов и их классификация.

2. Способы прокладки и соединения.

1. Трубопровод — это инженерное сооружение разной степени сложности, используемое для транспортировки жидких и газообразных веществ под воздействием давления или естественных ландшафтно-геодезических особенностей.

    Основная функция большинства трубопроводов — передача вещества или продукта от места добычи до места переработки и потребления. Но есть системы, предназначенные не для подачи, а для удаления или отведения. А именно: — Канализация — отводит промышленные и бытовые отходы через очистку к утилизации — Дренаж — служит для удаления воды с поверхности земли и из подземного пространства

— Водовыпуск — удаляет воду из подземных коллекторов, тоннелей, камер и т.д.

• ТРУБОПРОВОДЫ КЛАССИФИЦИРУЮТСЯ:
• По способу прокладки:

• Наземные и надземные. Разница в том, что надземные сооружают на высоте не менее 25 см от грунта на опорах, балках, эстакадах.

• Подземные. Укладывают в траншеи, канавы, тоннели, дюкеры, искусственные насыпи.

• Подводные — речные, болотные, морские. Проходят по дну водоема или в специально прорытых траншеях.

• Плавающие. Крепятся к поплавкам и укладываются на поверхность воды.

1. По типу транспортируемого вещества:
2. • Водопровод — снабжает водой, включая питьевую, населенные пункты, промышленные объекты, транспорт
3. • Воздухопровод — доставляет сжатый воздух на профильные предприятия
4. • Газопровод — транспортирует природный газ к местам потребления и экспорта
5. • Нефтепровод и нефтепродуктопровод — доставляет сырую необработанную нефть и нефтепродукты (бензин, мазут, сжиженные газы)
6. • Паропровод — передает пар под давлением для тепловых и атомных электростанций, предприятий пищевой промышленности, парового отопления • Теплопровод — передает теплоноситель в жилые дома и на предприятия
7. По масштабу:
8. • Магистральные — крупнейшие инженерные сети для транспортировки веществ на дальние расстояния
9. • Технологические — снабжают промышленные предприятия
10. • Коммунально-сетевые — обеспечивают теплом, водой, газом объекты жилого и нежилого фонда. Отводят бытовые отходы
11. • Судовые и машинные — для работы на судовом, грузовом, легковом
12.  транспорте
13. По сложности проектирования и изготовления:
14. • Простые — укладываются по возможности прямо, без ответвлений и дополнительных конструкций
15. • Сложные — это крупные инженерные системы с ответвлениями, переходами, изгибами
16. По температуре передаваемого вещества:
17. • Холодные трубопроводы — 0°С и ниже
18. • Среднетемпературные — от +1°С до +45°С
19. • Высокотемпературные или горячие — свыше 46°С

• По агрессивности среды:
• нейтральные, мало- и среднеагрессивные, высокоагрессивные
• По давлению:
• • Трубопроводы низкого давления — не превышает 12 атмосфер
• • Среднего давления — от 12 до 25 атмосфер
• • Высокого давления — показатель более 25 атмосфер

2. Технологические трубопроводы на нефтебазах прокладывают надземно, подземно, в лотках и каналах.

Способ прокладки принимается с учетом технологических процессов, удобства технического обслуживания и проведения ремонта, рельефа местности, уровня грунтовых вод, возможности прокладки с сохранением естественного уклона, диаметра труб, количества параллельных трубопроводов и их протяженности, возможности применения механизированных способов строительно-монтажных работ и других условий.

Трубопроводы должны прокладываться с уклоном, которые принимаются в зависимости от вязкости нефти и нефтепродуктов и конкретных условий, связанных с их назначением.

Для высоковязких и застывающих нефтепродуктов уклоны принимаются не менее 0,02, а при большой протяженности трубопроводов уклоны могут быть уменьшены до величины 0,004. Для маловязких нефтепродуктов уклоны трубопроводов принимаются — не менее 0,002.

Уклоны трубопроводов предусматривают в основном для обеспечения их опорожнения.

Прокладка трубопроводов над зданиями и под зданиями запрещается.

Подземная прокладка трубопроводов на нефтебазах проводится с применением практически тех же технических условий, которые применяются при строительстве магистральных трубопроводов.

Глубина прокладки обычно небольшая, примерно 0,8 м над верхней образующей поверхности трубопровода, а при большой протяженности трубопроводов допускается уменьшение глубины до 0,5 м (если в этих местах не предусмотрено движение транспорта).

Для защиты подземных трубопроводов от коррозии применяются как пассивные, так и активные способы изоляции. Выбор способа изоляции зависит от агрессивности грунта и грунтовых вод. Способы нанесения пассивной изоляции — битумной или из синтетических материалов.

Что касается применения активной защиты, то необходимо отметить, что в условиях работы нефтебаз трудно обеспечить ее эффективность. Основным условием работы активной защиты является полная изоляция трубопроводов от потенциала земли.

Выполнить это условие на нефтебазах очень сложно, так как они имеют очень разветвленную сеть трубопроводов и множество заземленных объектов, к которым они присоединяются. Требуется установка между фланцами специальных изолирующих прокладок с болтами, имеющими изолирующие втулки.

1. Преимущества:
2. 1. простота производства работ;
3. 2. не загромождается территория;
4. 3.  не требуется строительство воздушных переходов над дорогами, что отрицательно сказывается на всасывающей способности насосов в жаркие периоды года;

4.  не требуется устройство компенсирующих устройств, так как трубопровод работает при минимальных температурных перепадах и происходит его равномерное защемление по всей длине и других технико-экономических факторов.

В то же время имеются недостатки этого способа прокладки. Подземные трубопроводы не рекомендуется прокладывать при высоком стоянии фунтовых вод и при их повышенной агрессивности; в местах прохождения блуждающих токов и прохождения электрифицированного транспорта. Затруднен контроль их технического состояния и т.д.

При надземной прокладкетрубопроводы прокладываются по бетонным или металлическим опорам. Применяются также опоры комбинированного варианта — металлические с бетонным основаниями и других конструкций.

Расположение трубопроводов на опорах может быть в один ярус или в несколько ярусов.

Расстояние от поверхности земли до нижней образующей трубопровода (просвет) должен приниматься с учетом возможности производства ремонтных работ, но не менее: для одиночных трубопроводов и для параллельных трубопроводов при ширине группы до 1,5 м — 0,35 м; при большей ширине группы — 0,5м. Опоры делятся на «мертвые» (неподвижные) и «скользящие» (подвижные). Расстояния между опорами (шаг) принимаются в зависимости от тяжести всей конструкции, то есть от диаметра трубопровода, массы нефтепродукта и наличия теплоизоляции.

• Мертвые опоры выполняют три основные задачи:
• · воспринимают на себя вертикальные нагрузки от силы тяжести трубопровода, заполненного нефтью или нефтепродуктом;
• · воспринимают горизонтальные нагрузки при изменениях длины трубопровода при перепадах температуры;
• · защищают технологическое оборудование и сооружения от действия линейных напряжений.

Устанавливаются мертвые опоры обычно непосредственно у защищаемого оборудования.

Например, около коренных задвижек резервуаров, для предотвращения их разрыва и предупреждения возникновения деформаций в корпусе резервуара; около насосов для предотвращения их срыва с фундаментов; при входе трубопроводов в здания; перед наливными системами и стендерами причалов; перед коллекторами трубопроводов и так далее.

Скользящие опоры устанавливаются на линейной части трубопровода между неподвижными опорами с шагом, зависящим от диаметра трубопровода и наличия на нем изоляции. Скользящие опоры предназначены для поддержания трубопровода на проектных отметках и обеспечения его свободного перемещения в продольном, поперечном или продольно-поперечном направлениях.

Соединения трубопроводов бывают неразъемные и разъемные. К неразъемный относятся соединения, получаемые путем сварки, пайки или склеивания, к разъемный – резьбовые, фланцевые, раструбные и др.

Общие сведения о трубах и трубопроводах систем водоснабжения и водоотведения

Трубы, используемые в системах водоснабжения и водоотведения, в зависимости от материала изготовления делятся на металлические (например, стальные, чугунные и т. д.) и неметаллические (железобетонные, керамические, асбестоцементные, пластмассовые и т.д.).

Вид материала труб определяет их эксплуатационные характеристики, долговечность, методы монтажа и стоимость.

Для рационального выбора материала труб для сетей водоснабжения и водоотведения необходимо руководствоваться конкретными условиями эксплуатации и технико-экономическими расчетами.

Для обеспечения надежности и прочности материала труб должны быть определены оптимальные условия эксплуатации по давлению, температуре, характеру транспортируемой среды, а также по условиям прокладки трубопроводов, возможности подвижки грунтов, их коррозионной активности, наличия подземных вод и т.д.

Трубы, соединительные части и арматура должны отвечать требованиям государственных стандартов (ГОСТ), а в случаях отличия от них — техническим условиям (ТУ).

Трубопроводы представляют собой некоторое количество взаимосвязанных, плотно соединенных между собой элементов:

• труб определенного диаметра, длины, толщины стенки, химического состава материала и качества поверхности;
• соединительных (фасонных) частей;
• арматуры, служащей для изменения и регулирования количества транспортируемого вещества;
• сооружений на сети (например, смотровых колодцев на трубопроводных сетях).

Трубопроводы классифицируют как напорные и безнапорные. Напорные трубопроводы транспортируют вещество под определенным давлением (напором), безнапорные — самотеком. Напорные трубопроводы всегда работают полным сечением, а безнапорные — при частичном заполнении живого сечения труб (0,6-0,9).

Напорные трубопроводы могут прокладываться с любым уклоном, а самотечные — с определенными уклонами в сторону перемещения транспортируемого вещества. Безнапорный режим течения воды при частичном наполнении, характерный для отвода бытовых сточных вод, обладает рядом преимуществ перед напорным режимом.

При транспортировке бытовых сточных вод обеспечивается некоторый резерв в живом сечении трубопровода, необходимый для пропуска расхода больше расчетного, который может наблюдаться в пределах часа с максимальным расходом.

Кроме того, через свободную от воды верхнюю часть сечения трубы осуществляется вентиляция всей разветвленной трубопроводной системы. При этом из трубопроводов непрерывно удаляются выделяющиеся из воды газы, которые вызывают коррозию трубопроводов и сооружений на них, осложняют эксплуатацию водоотводящих сетей.

И, наконец, при безнапорном режиме движения жидкости улучшаются условия транспортирования с водой не- растворенных примесей и самоочищение трубопроводов от отложений.

На практике встречаются также комбинированные трубопроводы: с самотечными и напорными участками. Примером могут служить водоотводящие коллекторы, пересекающие водные протоки по их дну (дюкеры).

Все трубопроводы должны сооружаться по заранее разработанной технической документации и установленным правилам и обладать надлежащей герметичностью и надежностью. Перед сдачей в эксплуатацию трубопроводы подвергаются испытанию.

Основные материалы для изготовления напорных труб — сталь, чугун, бетон (железобетон), асбестоцемент (хризотилцемент); безнапорных — керамика, чугун, асбестоцемент и др. В последние десятилетия для строительства и реконструкции напорных и безнапорных трубопроводов стали применять полимерные трубы, обладающие рядом преимуществ.

Внутреннее сечение (диаметр) труб, соединительных частей, арматуры и других элементов трубопроводов измеряется в миллиметрах и называется условным проходом Dy.

Прочность труб и их соединительных частей должна соответствовать условному (номинальному) давлению Ру транспортируемой среды.

Под условным давлением понимается избыточное давление, измеряемое в паскалях (Па) при температуре 293 К (20°С), при котором обеспечивается длительная работа трубопроводов, соединительных частей и арматуры.

Численное значение условного давления указывается в ГОСТ на каждый вид изделия.

Обычно рабочая (фактическая) температура транспортируемой среды отличается от 20°С в значительных пределах. Наибольшее давление транспортируемой среды при рабочей температуре, при которой обеспечивается длительная работа арматуры и соединительных частей, называется рабочим давлением Рраб.

Плотность, а также прочность труб, соединительных частей и арматуры проверяют пробным (испытательным) давлением Рпр, величина которого больше рабочего давления. Испытания проводят водой при температуре не менее 278 К (5°С) и не более 343 К (70°С).

Соотношения между Ру, Ppаб и Рпр для труб, соединительных частей и арматуры из стали, чугуна и бронзы нормируются ГОСТ 356-80. Зная рабочее давление и температуру, можно для соответствующего материала труб определить условное и пробное давления.

Основными параметрами работы трубопроводов являются гидравлические, термические и механические.

К основным гидравлическим параметрам работы трубопроводов относятся: расход (Q), скорость течения (V) и давление (напор) (Р). Расход Q транспортируемого вещества выражается в единицах объема, деленных на единицу времени (например, м3/с, м3/ч, л/с и т. д.

), и измеряется специальными устройствами — водомерами. Скоростью V вещества, протекающего по трубопроводу, называется путь в метрах, проходимый веществом в секунду (м/с).

Скорость (средняя скорость в сечении трубы) равна секундному объему протекающего по трубе продукта (в м3), деленному на площадь поперечного (живого) сечения трубы со (в м2):

V=Q/ω, м/с.

В напорных трубопроводах давление измеряется в паскалях, однако на практике для удобства часто используют метр водяного столба (0,01 МПа = 1 м вод. ст.) или технические атмосферы (давление в кг/см2), 0,1 МПа = = 1 атм.

Давление измеряют манометрами. Потеря давления (напора) вызывается сопротивлением, возникающим от трения движущегося вещества о внутреннюю поверхность трубопровода.

С возрастанием скорости перемещения вещества увеличиваются потери напора.

В период длительной эксплуатации трубопровода, независимо от материала его изготовления, может произойти изменение гидравлических параметров по причине зарастания внутренней поверхности или ее разъедания.

Зарастание трубопроводов, при котором на внутренней поверхности труб, фасонных частей и арматуры образуются различного рода бугристые отложения, происходит под влиянием коррозии материала, скопления в донной части песка и других случайных примесей, образования на стенках биообрастаний, выпадения минеральных веществ и т. д. Разъедание трубопроводов происходит в результате воздействия на стенки труб транспортируемого продукта, а также окружающей среды. Поэтому для трубопровода рекомендуется подбирать такой материал, на который транспортируемое вещество не оказывает вредного воздействия. Поддержание требуемой проектом пропускной способности действующих трубопроводов достигается периодической чисткой их внутренней поверхности механическим, гидропневматическим, химическим и др. способами и нанесением защитных покрытий.

Необходимо отметить, что неровность поверхности внутренних стенок трубопроводов определяется степенью ее шероховатости, которая может быть отнесена к важнейшим гидравлическим свойствам материалов трубопроводов.

Шероховатость в общем и целом оценивается как неровность внутренней поверхности труб в виде выступов, которые могут быть, например, угловыми или волнистыми.

Причиной шероховатости служит степень обработки внутренней поверхности материалов трубопроводов (естественная шероховатость) и появление с течением времени различного рода наростов и каверн в результате воздействия большого числа факторов (приобретенная шероховатость).

Шероховатость измеряется профилометром. Форма и размеры коррозионных отложений на внутренней поверхности труб могут быть весьма разнообразны: каплевидные; шишко-, волно-, лепешко- и сосулькообразные. Размер коррозионных отложений колеблется в широких пределах.

Если даже принять, что стенки трубы покрыты совершенно одинаковыми элементами шероховатости, то сопротивление, оказываемое такой стенкой движению жидкости, зависит не только от формы и высоты элементов шероховатости, приходящихся на единицу поверхности, но и от группировки их по поверхности трубы.

• Шероховатость вызывает потери энергии (напора воды) при движении потока жидкости в трубопроводах независимо от материала их изготовления.
• Для описания напорного режима движения жидкости существуют понятия эквивалентной (или равномерно зернистой), относительной, а для безнапорного режима — приведенной линейной шероховатости.
• Под эквивалентной (равномерно зернистой) (кэ, мм) шероховатостью понимают такую высоту выступов шероховатости, сложенной из песчинок одинакового размера, которая дает при подсчете одинаковую с заданной шероховатостью величину коэффициента гидравлического трения (или сопротивления по длине трубы) λ.

Под относительной шероховатостью понимается величина kэ/d (где d — внутренний диаметр трубопровода, мм). Понятия эквивалентной и относительной шероховатостей в основном относятся к описанию напорных режимов течения жидкости в трубопроводах. Под приведенной линейной шероховатостью понимается величина ε, мм.

Важнейшей характеристикой потока является режим движения жидкости (турбулентный — вихревой с большими скоростями или ламинарный — параллельноструйный с малыми скоростями), который определяется безразмерным числом Рейнольдса:

Re=Vl/v,

где V — характерная скорость потока, м/с; l — характерный поперечный линейный размер потока, м; v — кинематический коэффициент вязкости, с/м2.

Вязкость жидкости зависит от температуры (например, принимается равной V=1,3·10-6 м2/с при температуре воды 10°С).

Число Рейнольдса зависит от шероховатости стенок трубы и формы сечения. На основании опытов в круглых трубах турбулентный режим движения наступает при Re > 2300, а ламинарный — при меньших значениях числа Рейнольдса.

1. Сопротивление движению жидкости в турбулентном (вихревом) потоке может рассматриваться в следующих основных случаях: области гидравлически гладких труб, переходной области и области шероховатых труб.
2. Гидравлически гладкими трубами принято называть трубы, в которых толщина ламинарной пленки у стенок полностью перекрывает все выступы шероховатости.
3. Гидравлически шероховатыми трубами называются трубы, в которых толщина ламинарного слоя меньше средней высоты выступов шероховатости.
4. Гладкие трубы имеют гладкую поверхность, а шероховатые — зернистую, бугристую, остроконечную (зубчатую).
5. Для гидравлически гладких труб величина λ является функцией критерия режима движения Rе, а для гидравлически шероховатых труб зависит от относительной шероховатости и не зависит от Re.

В переходной области на величину λ влияет как шероховатость стенок, так и вязкость жидкости. В системах водоснабжения трубы обычно работают в переходной области и области квадратичной зависимости. Вследствие своей сложности турбулентный поток не поддается теоретическому анализу, и поэтому гидравлический расчет труб производится по эмпирическим формулам.

Термические параметры трубопроводов. К ним относится термическое расширение, т. е. величина, на которую удлиняется трубопровод при увеличении или уменьшении температуры окружающей среды.

Данный параметр характеризуется величиной коэффициента линейного расширения материала и не зависит от диаметра труб. Коэффициентом линейного расширения называют величину удлинения при нагревании материала на 1°С, деленную на длину образца.

Величины термического расширения для некоторых труб, выполненных из различных материалов, представлены в таблице ниже.

Коэффициент термического (линейного) расширения труб из различных материалов

Материал труб	Коэффициент линейного расширения, x10-5 м/(м·°С)
Сталь	1,15
Чугун	1,04
Полипропилен	18
Винипласт	8
Полиэтилен	22
Сшитый полиэтилен	22
Свинец	2,9
Медь	1,6
Стекло	0,1-0,4

• Для определения удлинения трубопровода при нагревании коэффициент линейного расширения умножают на расчетную длину трубопровода и значение температурного перепада (разность температур). Например, если требуется определить удлинение (К) полиэтиленового трубопровода длиной 100 м, транспортирующего воду при повышении температуры от 10 до 20°С, то расчетная формула будет иметь вид:
• К = 0,00022 (20 -10)100 = 0,22, м.
• Возможные термические удлинения (укорочения) на отдельных участках трубопроводов могут ослабить или разрушить некоторые части трубопроводов (в первую очередь, стыковые соединения) и поэтому учитываются при монтаже путем устройства компенсаторов.

Механические параметры трубопроводов и материалов для их изготовления: способность сопротивляться внутренним напряжениям, деформациям (изменению формы или размеров) и разрушению под действием внешних нагрузок.

К механическим свойствам материалов для изготовления труб относятся: прочность, пластичность, твердость, вязкость (ударная), усталость, ползучесть и истираемость.

Наибольшее значение для надежной и эффективной работы трубопроводов в течение срока эксплуатации имеют такие свойства материалов, как прочность и истираемость.

Под прочностью понимается способность материалов трубопровода воспринимать, не разрушаясь, различные виды нагрузок, вызывающих внутренние напряжения и деформации.

Деформации, которые исчезают после снятия нагрузки на трубопровод, принимающий при этом первоначальную форму, называют упругими, а деформации, которые остаются после снятия нагрузки, называют остаточными (пластическими).

Кроме того, в зависимости от характера действия приложенных к образцу или изделию сил (нагрузок) различают деформации сжатия, растяжения, изгиба, сдвига (среза) и кручения.

Под истираемостью понимается устойчивость материала трубопровода к абразивному износу. Испытания на истираемость проводятся на образцах материалов в виде открытого желоба (половины трубы) длиной порядка 1 м, который помещается на специальную установку, работающую по типу качелей, рисунок ниже.

На установке имитируется процесс истирания с использованием кварцевого гравия определенного гранулометрического состава (средний размер зерен б мм). При этом используемый для испытаний гравий должен быть природным и не бывшим в употреблении.

Количество гравия подлежит расчету и должно быть таким, чтобы имитировался процесс истирания стенок трубопровода в реальных условиях эксплуатации. Образец подвергается нагрузке порядка 100-200 тыс.

циклов качения после чего на внутренней поверхности желоба специальными стрелочными приборами (цена деления шкалы 0, 01 мм) измеряются высоты образовавшихся углублений (царапин) аm. Результатом испытания является рассчитанное по данным отдельных измерений максимальное углубление аm, полученное после 100-200 тыс. циклов, в сравнении с исходным состоянием поверхности желоба.

Установка по исследованию истираемости трубопровода методом Дармштадта — Киршмера

Виды и классификации трубопроводов

В данный момент существуют следующие виды и классификации трубопроводов.

Классификация по роду транспортируемых веществ

• Водовыпуск. Такие трубопроводы используют для откачки воды из коллекторов, камер и многих подземных конструкций.
• Аммиакопровод. Предназначен для транспортировки аммиака.
• Водопровод. Назначение – обеспечение технической и питьевой водой жилые и нежилые строения.
• Воздухопровод. Используются на предприятиях для обеспечения производства сжатым воздухом.
• Нефтепровод. Предназначен для перекачивания нефти.
• Газопровод. Применение – перекачка природных газов.
• Трубопровод пара и воды. Коммуникации предназначены для перекачки теплоносителей (пара, горячей воды) в жилых и нежилых помещениях.
• Массопровод. Необходим для транспортировки сыпучих материалов.
• Этиленопровод. Осуществляет перекачу этилена.
• Мазутопровод. Назначение – транспортировка мазута и других тяжелых нефтепродуктов.
• Продуктопровод. Используется для транспортировки синтеза нефти и других искусственно синтезированных продуктов.
• Паропровод. Осуществляет под давлением перекачку пара.
• Конденсатопровод. Назначение – сбор конденсата.

Виды трубопроводов по способу их прокладки

По способу прокладки трубопроводы делят на:

1. Наземные. Укладывают балочным или арочным способом выше уровня земли.
2. Подводные. Укладывают по дну водоема (моря, озера, реки, водохранилища).
3. Плавающие. Как правило, к таким трубопроводам дополнительно крепят поплавки. Укладка проводится поверх водоема.
4. Подземные. Укладывают в котлованы, траншеи и канавы ниже уровня земли (грунта).

Классификация по масштабу

Трубопроводы бывают следующих типов:

• машинные;
• магистральные;
• технологические;
• судовые;
• коммунально-сетевые.

Технологические

Используют на частных и государственных промышленных предприятиях. По таким трубопроводам проходит перекачка всех веществ, необходимых для полноценной, бесперебойной работы предприятия: топлива, газа, горячей воды, пара, сырья и т. д. Транспортировка отходов и переработанных продуктов также осуществляется с помощью данных трубопроводов.

Магистральные

Используют для транспортировки сырья на многокилометровые расстояния. В большинстве случаев, магистральные трубопроводы применяют крупные компании для перекачки готового сырья (газа, нефти, мазута и т.д.).

Работают магистральные трубопроводы на постоянной основе (непрерывно). Остановка может быть вызвана только неполадками в системе.

Состоит магистральный трубопровод из газораспределительной и компрессионной станции, установки для подготовки транспортируемых веществ и линейной части.

Судовые

Применяют на морском транспорте. Такие трубопроводы имеют разные характеристики, назначения. Условия эксплуатации могут сильно разниться, а предназначены в основном для перекачки сырья.

Коммунально-сетевые

Применяются для транспортировки бытовых отходов, пара и горячей воды. В зависимости от назначения и места использования, трубопроводы коммунально-сетевого типа бывают распределительные и транзитные.

Монтаж подобного трубопровода – сложная, кропотливая работа, которая требует специальных навыков и должного опыта. Коммунально-сетевые трубопроводы имеют огромное количество соединений, переходов и изгибов.

Благодаря современным технологиям и новым износостойким материалам, ремонт подобных коммуникаций стал гораздо проще.

Машинные           

Предназначены для передачи машинного масла, топлива и охлажденного воздуха. Встретить машинные трубопроводы можно в любом современном транспортном средстве с ДВС. Нужно заметить, что машинные трубопроводы, в сравнении с другими видами являются малогабаритными.

Классификация трубопроводов по способу движения вещества

По способу движения жидкостей трубопроводы бывают:

• самотечные или безнапорные;
• напорные.

Безнапорные

Перемещение жидкости происходит без избыточного давления. Движения вещества происходит за счет естественного геодезического уклона.

Напорные

Трубопроводы напорного типа имеют внутреннее давление 0,1 Мпа для транспортировки различных веществ.

По схеме изготовления

Трубопроводы по схеме изготовления классифицируют на сложные и простые.

Сложные

Имеют сложную конструкцию с несколькими параллельными ветками, ответвлениями и т.д. Сложные трубопроводы могут включать как параллельные, так и последовательные ветки и соединения.

Простые

У простых трубопроводов последовательное соединение всех чередующих труб. Ответвлений нет.

По величине потери напора

Бывают короткими и длинными.

Короткие трубопроводы – те трубопроводы, которые имеют потерю напора на местное сопротивление 10% от потери напора по длине.

Длинные трубопроводы – трубопроводы, которые имеют потерю меньше 10% от напора по длине. К таким трубопроводам относят магистральные водоводы и нефтепроводы.

По температуре

Трубопроводы по температуре транспортируемых веществ делят на три основных типа:

1. Горячие. Температура транспортируемой жидкости свыше 45°С.
2. Нормальные. Температура транспортируемых веществ колеблется в диапазоне от +1 до +45°С.
3. Холодные. Предназначены для транспортировки с показателем меньше 0°С.

По уровню агрессивности перекачиваемого вещества

По степени агрессивности трубопроводы делят на:

• слабоагрессивные;
• средне-агрессивные;
• неагрессивные.

По материалу изготовления

Трубы изготавливают из металла и пластмассы, все зависит от назначения и дальнейшего применения. Пластмассовые делят на поливинилхлоридные (ПВХ), фаолитовые, стеклопластиковые, винипластовые (ВП) и полиэтиленовые (ПЭ).

Менее востребованными и распространенными считаются трубопроводы из железобетона, стекла, асбоцемента и керамики.

Трубопровод — это… Что такое Трубопровод?

• трубопровод — трубопровод …   Орфографический словарь-справочник
• Трубопровод — гибкий элемент пневматического тормозного привода АТС, представляющий собой трубу из полиамида, предназначенную для передачи энергии сжатого воздуха от источника энергии к исполнительным органам, имеющий соединительную арматуру для присоединения… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
• Трубопровод —         (a. pipeline; н. Rohrleitung, Pipeline; ф. tuyauterie, conduite, canalisation, tubulure; и. tuberia, conducto, caneria) сооружение для транспортировки жидких, газообразных и многофазовых сред под действием разности давлений в разл.… …   Геологическая энциклопедия
• трубопровод — Сооружение из труб, герметически соединённых между собой, для транспортирования газообразных, жидких и твёрдых продуктов [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] трубопровод Сооружение из труб, деталей… …   Справочник технического переводчика
• ТРУБОПРОВОД — ТРУБОПРОВОД, трубопровода, муж. (тех.). Сооружение из труб для передачи на расстояние жидких, газообразных или сыпучих тел. Бетонный трубопровод. Трубопровод для нефти. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова
• трубопровод — дюкер, шлейф, сеть, коллектор, рампа, рефулер, выкид Словарь русских синонимов. трубопровод сущ., кол во синонимов: 76 • азотокислородопровод (1) …   Словарь синонимов
• Трубопровод — Трубопровод: сооружение, предназначенное для транспортирования газообразных и жидких веществ, а также твердого топлива и иных твердых веществ в виде раствора под воздействием разницы давлений в поперечных сечениях трубы… Источник: СП… …   Официальная терминология
• трубопровод — (не рекомендуется трубопровод) …   Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке
• ТРУБОПРОВОД — ТРУБОПРОВОД, а, муж. Сооружение или комплекс сооружений для передачи по трубам газообразных, жидких и твёрдых продуктов. Прокладка трубопровода. | прил. трубопроводный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова
• трубопровод — Трубопровод, это слово (как и газопровод, и нефтепровод) имеет ударение на последнем слоге – не трубо/провод. Запомнить очень легко: ведь никому не придет в голову сказать водопро/вод. То же и с остальными проводами …   Словарь ошибок русского языка

Трубопровод это техническое устройство или сооружение

• Технологический трубопровод представляет конструкцию (сооружение), состоящую из труб, деталей и элементов трубопровода, включая трубопроводную арматуру, отводы, переходы, тройники, фланцы и элементы крепления, защиты и компенсации трубопровода (опоры, подвески, компенсаторы, болты, шайбы, прокладки), плотно и прочно соединенные между собой.
• Данные Правила распространяются на ОПО химических, нефтехимических и нефтегазоперерабатывающих производств, включая ОПО хранения нефти, нефтепродуктов, сжиженных горючих газов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей (далее СГГ, ЛВЖ и ГЖ).
• Выводы делайте сами.
• Такая формулировка отразится на:

• сертификации – сооружение, в отличие от технического устройства на ОПО не подлежит сертификации, декларированию, а также не ставится на учет в Ростехнадзоре;
• аттестации экспертов, которые будут выполнять экспертизу таких трубопроводов. Они должны будут аттестованы и на ЗС и на ТУ. После ввода в действие соответствующего регламента Ростехнадзор сможет это контролировать при внесении в реестр заключений на трубопроводы;
• на производственном контроле (ПК) и идентификации ОПО – в сведениях о ПК необходимо указывать информацию о состоянии технических устройств основного оборудования, применяемых на ОПО, но не о сооружениях.

Для примера, трубопровод котельной, на ТЭЦ – это ТУ. Тот же самый трубопровод, размещенный на ХОПО это уже сооружение. Кстати, РВС – резервуары вертикальные стальные – это тоже сооружение – ЗС см.ГОСТ 31385-20016.

Вопрос от 13.10.2017г.:

Являются ли техническим устройством технологические трубопроводы, применяемые на опасном производственном объекте? Все ли технологические трубопроводы, эксплуатируемые на ОПО, не подлежащие регистрации в Ростехнадзоре, подлежит экспертизе промышленной безопасности по истечению срока службы?

Ответ: В соответствии с п.4.1.1. Федеральных норм и правила в области промышленной безопасности “Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств”, утв.

приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 11 марта 2013 года N96 (с изменениями на 26 ноября 2015 года) технологический трубопровод представляет конструкцию – (сооружение), состоящую из труб, деталей и элементов трубопровода, включая трубопроводную арматуру, отводы, переходы, тройники, фланцы и элементы крепления, защиты и компенсации трубопровода (опоры, подвески, компенсаторы, болты, шайбы, прокладки), плотно и прочно соединенные между собой.

https://www.youtube.com/watch?v=WjzcqtLpzo0\u0026t=1615s

Руководствуясь пунктом 7 Федеральных норм и правила в области промышленной безопасности “Правила проведения экспертизы промышленной безопасности”, утв.

приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 года N538 здания и сооружения на опасном производственном объекте, предназначенные для осуществления технологических процессов, хранения сырья или продукции, перемещения людей и грузов, локализации и ликвидации последствий аварий, подлежат экспертизе:

• в случае истечения срока эксплуатации здания или сооружения, установленного проектной документацией;
• в случае отсутствия проектной документации, либо отсутствия в проектной документации данных о сроке эксплуатации здания или сооружения;
• после аварии на опасном производственном объекте, в результате которой были повреждены несущие конструкции данных зданий и сооружений;
• по истечении сроков безопасной эксплуатации, установленных заключениями экспертизы;
• при возникновении сверхнормативных деформаций здания или сооружения.

Экспертиза зданий и сооружений на опасном производственном объекте, предназначенных для осуществления технологических процессов, хранения сырья или продукции, перемещения людей и грузов, локализации и ликвидации последствий аварий, проводится при наличии соответствующих требований промышленной безопасности к таким зданиям и сооружениям.

Вопрос от 13.11.2019:

Организация реализует проект по капитальному строительству установки получения диметилового эфира. В составе Объекта предусмотрено сооружение систем трубопроводов, обеспечивающих ведение технологического процесса и эксплуатацию оборудования, связанного с использованием процесса дегидратации метанола с последующим выделением из продуктов реакции диметилового эфира.

Прошу разъяснить порядок применения положений ст. 7 и ст. 13 Федерального закона РФ от 21 июля 1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» в отношении вышеуказанных трубопроводов в части необходимости и формы подтверждения соответствия с учетом следующих факторов:

в отношении данных трубопроводов неприменим термин «техническое устройство», поскольку в соответствии с п. 4.1.1 ФНП-96, п. 3.32 ГОСТ 32569-2013 технологические трубопроводы классифицируются как «сооружения», предназначенные для осуществления технологического процесса. Соответственно, технологические трубопроводы не попадают в область распространения ТР ТС 032/2013;

экспертиза промышленной безопасности зданий и сооружений на этапе строительства не предусмотрена. В соответствии с положениями п. 7 ФНП «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утв. Приказом РТН № 266 от 09.03.16 г., предусмотрен иной порядок проведения экспертизы промышленной безопасности, отличный от порядка экспертизы технических устройств.

Ответ: Согласно пункту 4.1.1.

Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств», утвержденных приказом Ростехнадзора от 11 марта 2013 г.

№96 (с изменениями, внесенными приказом Ростехнадзора от 26 ноября 2015 г. №480) технологический трубопровод представляет конструкцию (сооружение), состоящую из труб, деталей и т.д.

Статьей 7 федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 г. №116-ФЗ установлены требования к техническим устройствам, применяемым на опасных производственных объектах.

1. Технологические трубопроводы, применяемые на опасных производственных объектах химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств относятся к сооружениям, а не к техническим устройствам.
2. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» ТР ТС 032/2013 не устанавливает обязательные требования к сооружениям.
3. Разделы сайта, связанные с этой новостью:

Последовательность событий и новостей по этой теме

(перемещение по новостям, связанным друг с другом)

Классификация трубопроводов по видам

Трубопровод это — сооружения из труб, которые включают в себя:

• Трубы;
• Различные виды деталей необходимых для сборки трубопровода в единое целое;
• Трубопроводная арматура – регулирующие и запорные клапаны, вентили, краны, задвижки и т.п.;
• и т.п.;

трубопроводы предназначены для — перемещения по ним газообразных, сыпучих и жидких веществ.

В зависимости от вида среды, перемещающейся по трубопроводу определяется и его наименование: паропровод, нефтепровод, водопровод, бензопровод, газопровод, молокопровод, и.т.д.

Все ГОСТы, упомянутые в тексе на момент написания статьи (24.01.2018г) — действующие.

Условно трубопроводы классифицируются по приведенной ниже блок-схеме:

Технологические трубопроводы

К промышленным технологическим трубопроводам относятся трубопроводы, расположенные на территории промышленного объекта, а также находящиеся на балансе учреждения которые предназначены для перекачки воды, пара, различного сырья, химических реагентов, топлива, полуфабрикатов, отходов производства и других материалов (подобное определение можно встретить в ГОСТ 32569-2013).

Технологические трубопроводы необходимы для ведения технологических процессов и работы различного технологического оборудования.

Трубопроводы также классифицируют в зависимости от расположения: межцеховые, внутрицеховые, обвязочные — необходимые для функционирования отдельного агрегата (компрессора, насоса, обвязка резервуаров и др.)

Трубопроводы отопления зданий, ливневой канализации, питьевой воды и различного сантехнического назначения, не относятся к технологическим трубопроводам.

Классификация по опасности перемещаемой среды

В зависимости от классификации перемещаемого вещества технологические трубопроводы группируются на три основные группы (А, Б, В) и пять категорий (I, II, III, IV, V). Таблица 1, по ГОСТ 32569-2013.

Группы и подгруппы разделяют вещества по пожароопасности, взрывоопасности и вредности для организма человека и экологии.

Категории делят вещества по таким параметрам, как температура и давление.

Общие сведения о деталях трубопроводах

Трубопровод — это сооружение, предназначенное для транспортировки жидких, газообразных и твердых (сыпучих) продуктов.

Трубопроводы состоят из плотно соединённых между собой прямых участков труб, деталей, запорно-регулирующей арматуры, контрольно-измерительных приборов, средств автоматики, опор и подвесок, крепежа, прокладок и уплотнений, а также материалов, применяемых для тепловой и антикоррозионной изоляции.

Детали трубопроводов — это соединительные детали, которые используют при строительстве трубопроводов различного назначения, необходимые при изгибах, наклонах, поворотах, изменении диаметра труб и в случае, когда трубопровод временно не используется. Соединяются детали при монтаже трубопровода, как правило, сваркой встык.

Изготавливаются детали трубопроводов из различных марок сталей: углеродистых, жаропрочных, нержавеющих. Решение о применении того или иного материала принимает проектная организация. В подавляющем большинстве случаев материал соединительных деталей трубопроводов совпадает с материалом применяемых в системе труб.

Основные виды деталей трубопроводов:

Различают промышленный (технологический) и магистральный трубопроводный транспорт в зависимости от территориального расположения и назначения.

Газо- и нефтепроводы, переправляющие продукты от мест добычи к местам переработки и потребления, а именно на заводы или в морские порты для последующей выгрузки в танкеры и дальнейшей транспортировки, относятся к магистральному трубопроводному транспорту.

С заводов готовые нефтепродукты направляются по магистральным продуктоводам  в районы потребления. По территории России общая протяженность магистральных трубопроводов составляет около 200 тыс.км., включая различные водные преграды, которые они пересекают на своем пути более 5 тыс. раз.

Больше трети трубопроводов промышленных предприятий составляют технологические трубопроводы.

Технологические трубопроводы переправляют жидкость, пар, газ, которые считаются сырьем, полуфабрикатами, готовой продукцией, отходами производства или продуктами, требуемыми для правильного течения технологического процесса.

Кроме того, данные трубопроводы переправляют пожароопасные и наносящие вред здоровью продукты при разных температурах и давлениях.

Классификация технологических трубопроводов происходит по следующим признакам:

• Месторасположение: межцеховые, внутрицеховые.
• Способ прокладки: надземные, наземные, подземные.
• Внутреннее давление: безнапорные (самотечные), вакуумные, низкого давления, среднего давления, высокого давления.
• Температура транспортируемого вещества: криогенные, холодные, нормальные, теплые, горячие, перегретые.
• Агрессивность транспортируемого вещества: неагрессивные, слабоагрессивные (малоагрессивные), среднеагрессивные, агрессивные.
• Транспортируемое вещество: паропроводы, водопроводы, нефтепроводы, газопроводы, кислородопроводы, мазутопроводы, ацетиленопроводы, маслопроводы, бензопроводы, кислотопроводы, щелочепроводы, аммиакопроводы и др.
• Материальное исполнение: стальные, стальные с внутренним или наружным покрытием, из цветных металлов, чугунные, из неметаллических материалов.
• Способ соединения: неразъемные, разъемные.
• Область применения соединительных деталей трубопроводов разнообразна: тяжелая химическая промышленность, нефтехимическая, газовая; производство различных специализированных препаратов; электроэнергетика (ТЭЦ и АЭС); разведка, добыча, переработка и хранение нефти и газа, а также других полезных ископаемых; металлургическое и сталелитейное производство; судостроительная, автомобилестроительная и продовольственная промышленность; гражданское строительство и коммунальное хозяйство (центральное тепло- и водоснабжение, водосборные и гидроэнергетические сооружения, распределительные, оросительные системы, транспорт и насосные станции, станции очистки сточных вод, переработка воды и водоподготовка, системы регулирования.)
• Наш завод изготавливает детали трубопроводов из различных сталей: углеродистых, низколегированных, легированных сталей, с повышенной коррозионной и хладостойкостью, из неметаллических материалов, а также с различными защитными покрытиями.

Раздел «Детали трубопроводов»

Рекомендуем ознакомиться:

• Переходы по зарубежным стандартам AISI/DIN/ASME.
• Фланцы ГОСТ 33259-2015