Назначение, классификация и составные части трубопроводов.

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Основные термины и определения…………………………………………….

 

2. Классификация, назначение и составные части трубопроводов………

 

3. Трубопроводная арматура………………………………………………..

 

4. Основные неисправности запорной арматуры ……………………………
1. Основные термины и определения

 

Трубопровод - сооружение из труб, деталей трубопровода, арматуры, плотно соединенных между собой, предназначенное для транспортирования газообразных и жидких продуктов.

Технологическими называют трубопроводы промышленных предприятий, по которым транспортируют сырье, полуфабрикаты, готовые продукты, пар, воду, топливо, реагенты и другие материалы, обеспечивающие выполнение технологического процесса и эксплуатацию оборудования, отработанные реагенты, газы, различные промежуточные продукты, полученные или используемые в технологическом процессе, отходы производства.

Соединение фланцевое - неподвижное разъемное соединение трубопровода, герметичность которого обеспечивается путем сжатия уплотнительных поверхностей непосредственно друг с другом или через посредство расположенных между ними прокладок из более мягкого материала, сжатых крепежными деталями.

Соединение сварное - неподвижное соединение трубопровода, герметичность которого обеспечивается за счет применения сварки.

Отвод - фасонная деталь трубопровода, обеспечивающая изменение направления потока транспортируемого вещества.

Тройник - фасонная деталь трубопровода для слияния или деления потоков транспортируемого вещества под углом 90⁰С.

Штуцер - деталь, предназначенная для присоединения к трубопроводу арматуры, контрольно-измерительных приборов и т.п.

Переход - фасонная деталь трубопровода, предназначенная для расширения или сужения потока транспортируемого вещества.

Участок трубопровода - часть технологического трубопровода из одного материала, по которому транспортируется вещество при постоянном давлении и температуре.

Трубопроводная арматура - устройства, устанавливаемые на трубопроводах и обеспечивающие управление потоками рабочих сред.

Условный проход Ду - номинальный внутренний диаметр трубопровода.

Условное давление Ру - наибольшее избыточное давление при температуре вещества или окружающей среды 20⁰С, при котором допустима длительная работа арматуры и деталей трубопровода, обоснованные расчетом на прочность, при выбранных материалах и характеристиках их прочности, соответствующих этой температуре.

Рабочее давление Рр - наибольшее безопасное избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации арматуры и деталей трубопроводов.

Пробное давление Рпр - избыточное давление, при котором должно проводиться гидравлическое испытание арматуры и деталей трубопроводов на прочность и плотность водой при температуре не менее +5⁰С и не более +40⁰С.

 

 

Назначение, классификация и составные части трубопроводов.

 

Технологические трубопроводы служат для транспортирования углеводородного сырья, реагентов, полуфабрикатов и готовых товарных продуктов, а также воды, пара, топлива и других материалов, используемых для технологических процессов промыслов и предприятий. В зависимости от транспортируемой среды применяются названия водопровод, паропровод, воздухопровод, маслопровод, газопровод, нефтепровод, продуктопровод и т.д.

 

Технологические трубопроводы являются ответственными инженерными сооружениями, так как по ним могут транспортироваться вредные для здоровья и жизни людей продукты и вещества.

 

В нефтедобыче и нефтепереработке используются в подавляющем большинстве стальные трубы, изготовленные различными способами и из различных сталей.

Размер труб характеризуется условным внутренним диаметром (условным проходом) D_у, наружным диаметром D_н., толщиной стенки S и длиной L.

 

Условный проход D_у - номинальный внутренний диаметр трубопровода (мм). Труба при одном и том же наружном диаметре, в зависимости от толщины стенки, может иметь различные внутренние диаметры.

Для сокращения количества видов и типоразмеров входящих в состав трубопроводов соединительных деталей и арматуры используют единый унифицированный ряд условных проходов D_у. Для технологических трубопроводов наиболее часто применяют условные проходы, мм: 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600. Этот ряд условных проходов введен для ограничения числа применяемых при проектировании и сооружении трубопроводов и, как следствие, сокращение числа типоразмеров входящих в их состав труб, соединительных деталей и арматуры.

При выборе трубы для трубопровода под условным проходом понимают ее расчетный округленный внутренний диаметр. Например, для труб наружным диаметром 219 мм и толщиной стенки 6 и 16 мм, внутренний диаметр которых соответственно равен 207 и 187 мм, в обоих случаях принимают ближайший условный диаметр трубы, т. е. D_у =200 мм.

 

Для выбора материала и расчета конструкции трубопровода в зависимости от давления и температуры транспортируемого по трубопроводу продукта введено понятие “условное давление”.

 

Условное давление Р_у - это наибольшее избыточное рабочее давление (при температуре среды 20 ⁰С), при котором обеспечивается длительная работа арматуры и соединительных частей трубопроводов. Унифицированный ряд условных давлений установлен ГОСТ 356-80 для сокращения числа типоразмеров арматуры и деталей трубопроводов, МПа: 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 160; 250.

Все технологические трубопроводы с давлением до 100 кгс/см² включительно в зависимости от класса опасности транспортируемого вещества (взрыво-, пожароопасность и вредность) подразделяются на группы (А, Б, В) и в зависимости от рабочих параметров среды (давление и температура) на пять категорий (I,II,III.IV,V) (См приложение 1).

 

Технологические трубопроводы состоят из плотно соединенных между собой прямых участков, деталей трубопроводов (отводов, переходов, тройников, фланцев), прокладок и уплотнителей, опор и подвесок, крепежных деталей (болтов, шпилек, гаек, шайб), запорно-регулирующей арматуры, контрольно-измерительных приборов, средств автоматики, а также тепловой и антикоррозионной изоляции.

 

В зависимости от размещения на промышленном объекте технологические трубопроводы подразделяют на внутрицеховые, соединяющие агрегаты, машины и аппараты технологических установок цеха, и межцеховые, соединяющие технологические установки разных цехов.

 

Технологические трубопроводы считаются холодными, если они работают при среде, имеющей рабочую температуру t_p £ 50 ⁰C, и горячими, при температуре рабочей среды > 50 ⁰С.

 

По методу прокладки труб трубопроводы или их участки подразделяют на:

- подземные - трубы прокладывают в траншее под землей;

- наземные - трубы прокладывают на земле;

- надземные - трубы прокладывают над землей на стойках, опорах или с использованием в качестве несущей конструкции самой трубы;

- подводные - сооружают на переходах через водные препятствия (реки, озера и т.п.), а также при разработке морских месторождений.

 

Расположение трубопроводов должно обеспечивать:

- безопасность и надежность эксплуатации в пределах нормативного срока;

- возможность непосредственного контроля за техническим состоянием;

- возможность выполнения всех видов работ по контролю, термической обработке сварных швов и испытанию;

- изоляцию и защиту трубопроводов от коррозии, вторичных проявлений молний и статического электричества;

- предотвращения образования ледяных и других пробок в трубопроводе;

- исключения провисания и образования застойных зон.

- возможность беспрепятственного проезда специальных транспортных средств

(грузоподъемные машины, пожарные машины и т.п.)

Детали трубопроводов

 

При изготовлении и монтаже стальных технологических трубопроводов используют приварные соединительные детали следующего назначения:

Ø отводы для изменения направления потоков транспортируемого продукта;

Ø переходы для изменения диаметра трубопровода;

Ø тройники, тройниковые соединения, крестовины для устройства ответвлений;

Ø заглушки для закрытия свободных концов трубопроводов.

Отводы

 

Отводы по конструкции и способу изготовления подразделяются на:

Ø бесшовные крутоизогнутые,

Ø гнутые

Ø сварные и штампосварные (секционные).

 

Бесшовный крутоизогнутый отвод трубопровода

Рис. 1

Отводы бесшовные крутоизогнутые имеют малый радиус изгиба (1-1,5 D_у), одинаковую толщину стенки на выпуклой и вогнутой образующей, небольшие габариты. Их применение обеспечивает компактное расположение трубопроводов и оборудования и как следствие - экономию производственной площади.

Такие отводы изготавливают из бесшовных труб без прямых участков на концах способом горячей протяжки на специализированных гидравлических прессах или штамповкой.

Крутоизогнутые отводы можно устанавливать на технологических трубопроводах всех категорий.

 

Отводы гнутые изготовляют из бесшовных и сварных труб гибкой на трубогибочных станках в холодном и горячем состоянии. Для уменьшения утоньшения стенок в процессе гибки такие отводы изготавливают с радиусом изгиба не менее 2 D_у . Гнутые отводы имеют на концах прямые участки, это вызвано технологией гибки.

 

Бесшовный гнутый отвод трубопровода

Гнутые бесшовные отводы можно устанавливать на технологических трубопроводах всех категорий. Поскольку изготовление гнутых отводов более трудоемко, чем крутоизогнутых, их рекомендуется применять на трубопроводах, для которых отсутствуют крутоизогнутые (для трубопроводов из легированных сталей, трубопроводов специального назначения), а также когда по проекту требуется большой радиус изгиба

	Рис. 2

 

Отводы сварные (секционные) изготовляют из бесшовных и электросварных труб путем вырезки отдельных секций и их последующей сборки и сварки. Радиус сварных отводов обычно небольшой -1-1,5 D_у.

 

Сварной отвод трубопровода

 

 

	Рис.3

 

Такие отводы рекомендуется применять в трубопроводах с условным давлением до 6,4 МПа и только в тех случаях, когда отсутствуют крутоизогнутые или гнутые отводы.

Для трубопроводов пара и горячей воды, подконтрольных Госгортехнадзору России, сварные отводы допускается применять только для трубопроводов III и IV категорий.

Отводы штампосварные изготовляют из листовой стали путем штамповки полуотводов на прессах с последующей сборкой и сваркой двух продольных швов. Такие отводы применяют для трубопроводов с D_у =600 мм и более вместо сварных секционных.

Тройники

 

Тройники и ответвления по конструкции подразделяют на равнопроходные - без уменьшения диаметра ответвления и переходные - с уменьшением диаметра ответвления.

Разнообразие конструкций ответвлений и тройников вызвано тем, что прочность участка трубопровода в местах образования отверстия резко снижается.

Наибольшее снижение прочности трубопроводов происходит в равнопроходных сварных ответвлениях, получаемых путем врезки без укрепляющих элементов (рис. 4).

Врезка без укрепляющих элементов

Рис. 4

 

Такие соединения применяют обычно на P_у до 2,5 МПа, а для более высоких давлений соединения врезкой можно применять только для переходных ответвлений или с укрепляющими элементами, например с накладным воротником (рис. 5).

Врезка с накладным воротником

Рис. 5

 

Часто необходимая прочность и надежность соединения обеспечивается за счет бесшовного сопряжения горловины ответвления.

Конструкции таких соединений получают с помощью штампованных тройников (рис. 6), врезных или накладных седловин (рис.7). Штампованные бесшовные тройники наиболее целесообразно применять при соотношении диаметра основного трубопровода (магистрали) и ответвления 1-0,7.

 

 

Штампованный тройник Накладная седловина

		Рис.7

 

 

Рис. 6

Переходы

 

Переходы по конструкции подразделяют на концентрические и эксцентрические.