Конспект

Материалы и арматура газопроводов.

Материалы и технические изделия, которые заложены в проекты систем газоснабжения, должны быть экономичными, надежными и отвечать требованиям государственных стандартов или технических условий, утвержденных в установленном порядке. При строительстве газопроводов применяют, как правило, стальные трубы. В последние годы для подземных газопроводов используют полиэтиленовые, винипластовые и асбестоцементные трубы.

Для подземных межпоселковых газопроводов давлением до 0,6 МПа и подземных газопроводов давлением до 0, 3 МПа, прокладываемых на территории сельских населенных пунктов, применяют, как правило, полиэтиленовые трубы.

На применяемые для строительства газопроводов трубы должны быть выданы сертификаты заводов-изготовителей или справки с выпиской из сертификатов, подтверждающие их соответствие требованиям гл.11 СниП 2.04.08-87. Трубы, не имеющие сертификатов или справок с выписками из сертификатов, разрешается использовать только после химического анализа и механических испытаний образцов, взятых от каждой партии труб одной плавки. Если установить принадлежность труб к одной плавке невозможно, анализ и испытания следует провести на образцах от каждой трубы.

Стальные трубы.

В соответствии с рекомендациями СНиП 2.94.08-87 для строительства систем газоснабжения следует применять трубы, изготовленные из углеродистой стали обыкновенного качества по ГОСТ 380-71 или качественной стали по ГОСТ 1050-74 и содержащей не более 0,25% углерода, 0,056% серы и 0,046% фосфора.

По способу изготовления стальные трубы делятся на сварные (прямо и спиральношовные) и бесшовные (тепло-, горяче- или холоднодеформированные). Для строительства наружных и внутренних газопроводов должны применяться трубы, удовлетворяющие требованиям СниП 2.04.08-87. (таблица).

Стальные трубы для наружных и внутренних газопроводов следует предусматривать групп В и Г, изготовленные из спокойной малоуглеродистой стали группы В по ГОСТ 380-71 не ниже 2-ой категории марок Ст2, Ст3, а также Ст4 при содержании в ней углерода не более 0,25%, стали марок 08, 10, 15, 20 по ГОСТ 4543-71. В ряде случаев допускается применять трубы из полуспокойной и кипящей стали.

Для наружных и внутренних газопроводов низкого давления, в тч для их гнутых отводов и соединительных частей, допустимо использовать трубы групп А-В из спокойной, полуспокойной и кипящей стали марок Ст1, Ст2, Ст3, Ст4 1-3 категорий групп А-В по ГОСТ 380-71 и 08,10, 15, 20 по ГОСТ 1050-74.

Для участков газопроводов всех давлений, испытывающих вибрационные нагрузки(соединенных непосредственно с источником вибрации в ГРП, ГРУ, компрессорных станциях и др.) должны применяться стальные трубы групп В и Г, изготовленные из спокойной стали с содержанием углерода не более 0,24% (например Ст2,Ст3 не менее 3-й категории по ГОСТ 380-71, 08, 10, 15 по ГОСТ 1050-74).

Трубы, отвечающие требованиям ГОСТ 3262-75, допускается применять при сооружении наружных и внутренних газопроводов низкого давления с условным диаметром до 80 мм включительно, эти же трубы высшей категории качества с условным диаметром до 32 мм включительно – для импульсных газопроводов.

Соединение стальных труб должно производиться, как правило, сваркой. Сварное соединение должно быть равнопрочно основному металлу труб.

Трубы из цветных металлов. Импульсные газопроводы для присоединения контрольно-измерительных приборов и приборов автоматики должны быть, как правило, изготовлены из стальных труб для газопроводов соответствующего давления. Однако, для их подключения допускается применять медные, круглые, тянутые, холоднокатаные трубы общего назначения в соответствии с требованиями ГОСТ 617-72 из меди марок М1. М1р, М2, М2р, М3, М3р по ГОСТ 859-78. Наружный диаметр названных труб 3-30 мм, толщина стенок 0,5-5,0 мм. Кроме того, допускаются к применению тянутые, холоднокатанные латунные трубы общего назначения. Тянутые и холоднокатанные трубы изготовляют мягкими М и полутвердыми ПТ с наружным диаметром 3-60 мм и толщиной стенки 0,5-5,0 мм. Кроме того применяют катаные и тянутые трубы из алюминия марок АМц, АМг2, АМ и др. В зависимости от материала трубы изготовляют отожженными, закаленными и естественно состаренными с наружным диаметром 6-120 мм и толщиной стенки 0,5-5,0 мм.

Резиновые и резинотканевые рукава.

При эксплуатации установок, использующих газовое топливо, широко применяют гибкие газопроводы: на ГНС, при сливе из ж/д цистерн, наполнении автоцистерн, слива в резервуары, при замене баллонов. В отличие от стальных газопроводов резиновые и резинотканевые рукава обеспечивают безаварийную работу в более короткий срок, так как с течением времени физические и механические свойства резины и ткани меняются, причем главное свойство резины – эластичность – может быть полностью утрачено.

Рукава всех классов должны иметь на обоих концах специальные приспособления различной конструкции для присоединения к трубопроводам и штуцерам сосудов и аппаратов.

Металлы и их свойства.

В современной технике используют разнообразные материалы: чугуны, стали, цветные металлы и сплавы, пластмассы, набивочные, прокладочные материалы.

Технология изготовления деталей (отливка, прокат, штамповка) оказывает значительное влияние на свойства материала. Следовательно, свойства материала целесообразно уточнять с учетом условий изготовления детали.

Область применения материала зависит от результатов оценки комплекса его свойств с учетом необходимой долговечности конструкции и стоимости материала. Из этого комплекса можно выделить основные свойства, например, прочность, коррозионную устойчивость, упругость и пластичность. При наличии материала с одинаковыми свойствами используется более дешевый.

При выборе материала особое значение также имеет влияние температуры. С повышением или понижением температуры свойства материалов меняются. С увеличением температуры обычно повышаются пластические свойства, а прочностные характеристики снижаются, при понижении температуры наоборот – пластические свойства ухудшаются.

Металлами называются вещества обладающие металлическим блеском, пластичностью, хорошей тепло и электропроводностью. Металлы – вещества состоящие из положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов.

Металлы бывают черные и цветные.

Черные подразделяются:

1. Ферромагнетики – железо, кобальт, марганец;

2. Тугоплавкие – ваннадий, вольфрам, титан;

3. Редкоземельные – цинк, кальций.

Цветные:

1. Благородные – платина, золотл, серебро.

2. Легкие – алюминий.

3. Легкоплавкие – цинк, свинец, ртуть.

Сталь.

Благодаря высокой механической прочности и пластичности сталь является высококачественным материалом. Пластичность стали способствует выравниванию напряжений в отдельных точках детали и уменьшению опасности ее внезапного разрушения

Сталь классифицируется:

• по химическому составу (углеродистые и легированные);

• по микроструктуре (перлитные, аустентные, феррит-аустентные, мартенситные);

• по назначению (конструкционные, инструментальные, с особыми свойствами);

• по способу выплавки (кислородно-конверторные, мартеновские, электростали).

Сталь разделяют по химическому составу на углеродистую и легированную.

Изменением состава легирующих элементов легко получить стали с требуемыми прочностными или пластическими свойствами, химической стойкостью, жаростойкостью и т.д. Сталь легко подвергается обработке любым технологическим способом: отливкой, ковкой, штамповкой, прокаткой, резанием, давлением и др. Термическая обработка позволяет изменять свойства стали в широком диапазоне как по поверхности стали, так и по всему сечению; химикотермическая обработка стали – цементации, азотирование и другие – позволяют еще больше расширить эти возможности.

Сталь разделяют по химическому составу на углеродистую и легированную.

Углеродистые стали в зависимости от содержания углерода подразделяются на:

1. Низкоуглеродистые – с содержанием углерода 0,05-0,25%;

2. Среднеуглеродистые – с содержанием углерода 0,25-0,6%;

3. Высокоуглеродистые - – с содержанием углерода более 0,6%;

Сталь, содержащая специально дополнительно вводимые легирующие элементы (хром, никель и др.) для придания ей особых свойств, называется легированной. Существует следующее приближенное подразделение сталей по общему содержанию легирующих элементов:

Низколегированные стали – общее содержание легирующих элементов мене 2,5%;

Среднелегированные стали – общее содержание легирующих элементов от 2,5%- до 10%;

Высоколегированные стали – общее содержание легирующих элементов свыше 10%.

По температурным условиям эксплуатации сварных конструкций углеродистые средне и низколегированные стали можно разбить на три группы:

1. стали общего назначения;

2. теплоустойчивые;

3. хладостойкие.

Углеродистые стали общего назначения применяются для стальных конструкций работающих в интервале –40 град +450 град и подразделяются по качеству на

1.качественные;

2.обыкновенного качества;

3.низколегировааные и некоторые среднелегированные.

Малоуглеродистые стали хорошо свариваются. Применением соответствующих легирующих добавок, специальных электродов и последующей термической обработкой можно создавать прочные сварные соединения также из легированных сталей. Различные детали в зависимости от условий их работы (давления, температуры, коррозийных свойств среды) изготовляют из углеродистых, легированных или высоколегированных сталей. Углеродистая сталь содержит 0,06-0,49 углерода. Сплавы с содержанием углерода менее 0,02% называются техническим железом. Углеродистая сталь может содержать 0,15-0,35% кремния и 0,25-1,2% марганца. Содержание естественных примесей серы и фосфора не должно превышать 0,025-0,05% каждого; содержание хрома, никеля, меди не должно превышать 0,3% каждого и мышьяка – не выше 0,08%.

Сталь обыкновенного качества – углеродистая с содержанием углерода не более 0,49% выплавляется чаще всего в больших мартеновских печах и в конверторах; по степени раскисления она может изготовляться спокойной, полуспокойной, кипящей.

Степень раскисления влияет на хладноломкость.

Стали качественные – углеродистая и легированная выплавляются в электрических или кислых мартеновских печах небольшого объема.

Углеродистые стали обыкновенного качества делятся на три группы:

А – поставляемая по механическим свойствам;

Б – поставляемая по химическому составу;

В –поставляемая по механическим свойствам и химическому составу.

В зависимости от нормируемых показателей сталь каждой группы подразделяется на категории;

Группа А – 1,2,3;

Группа Б – 1,2;

Группа В – 1,2,3,4,5,6.

Для сварных конструкций применяют преимущественно стали группы В.

Марки углеродистых сталей обыкновенного качества.

Ст – сталь;

Цифра от о до 6 – условный номер марки стали, далее степень раскисления, далее для сталей группы В вводится цифра в конце марки, для обозначения категорий стали –1,2…6.

Цифра 1 категория в обозначении не ставится.

Например: ВСт3пс, ВСт5сп5, или без степени не указывается ВСт 3-2

Состав и свойства углеродистых сталей обыкновенного качества регламентированы ГОСТ 380-71.

Из стали изготовляют листы, ленты, полосы, трубы, проволоку, кованые и штампованные заготовки и детали.

ЧУГУН. Для изготовления сложных фасонных отливок наиболее дешевым материалом является чугун. Однако хрупкость чугуна ограничивает область его применения. Хрупкое разрушение деталей, явление нежелательное вообще, приобретает значительную опасность для газовой арматуры. При разрушении деталей из пластичных материалов имеется период пластических деформаций, в течение которого можно установить наступление опасного состояния материала. При хрупком разрушении эта возможность исключена, так как разрушение детали происходит неожиданно для обслуживающего персонала. Кроме того хрупкие материалы хуже переносят динамические нагрузки, переменные температурные напряжения и температуры ниже –15 град, они также более чувствительны к концентрации напряжений и т.д.

Чугун – высокоуглеродистый, нековкий сплав железа с углеродом (обычно 2,5-3,6%), содержащий примеси марганца (0,5 – 1,0%), кремния (1,6-2,4%), серы (не более 0,12%) и фосфора (не более 0,8%). Прочностные свойства чугуна зависят от соотношения содержания перлита и ферлита в его структуре, формы и размеров зерен графита. Уменьшение величины зерен и повышение однородности в его структуре в виде цементита – белый чугун либо (полностью или частично) в виде свободного графита – серый чугун.

По назначению различают: предельный чугун – обычно белый, служащий материалом для передела в сталь; литейный чугун – серый, служащий для получения фасонных отливок. Усовершенствование технологии позволяет приготовить серый чугун, отличающийся очень хорошими механическими свойствами и широко используемый в машиностроении. Однако в связи с хрупкостью область применения серого чугуна ограничена относительно невысокими давлениями и температурами.

Несмотря на ограничение области применения чугунной арматуры и других изделий, чугун как конструкционный материал имеет широкое применение. Низкая стоимость и прекрасные литейные качества чугуна дают возможность получить сложные и тонкостенные отливки..Из серого чугуна изготовляют водопроводную и газовую арматуру низкого давления, кронштейны стойки, маховики, различные корпуса, шестерни и т.д. Для изготовления различных по назначению деталей наиболее часто применяют чугуны следующих марок: СЧ15-31, СЧ18-36,СЧ21-40 (в обозначении марок чугунов первое число показывает пределы прочности при растяжении, второе число – предел прочности при изгибе) в соответствии с требованиями ГОСТ 1412-70.

Высокопрочные чугуны получают введением в расплавленный чугун добавок из магния или магниевых лигатур. Удлинение, ударная вязкость и усталостная прочность некоторых высокопрочных чугунов таковы, что в ряде случаев этим материалом можно заменить сталь.

Ковкий чугун имеет условное название. Ковкий чугун по механическим свойствам занимает среднее положение между чугуном и сталью и дает плотные отливки. Ковкий чугун применяется для изготовления корпусов с малым диаметром прохода, так как он должен подвергаться технической обработке в специальных печах. (КЧ30-6 и КЧ38-8).

Жаростойкие чугуны ЖЧ-1, ЖЧ-2 исп для работы при температуре до 600 град С.

Антифрикционные чугуны – для замены бронзы и др. цветных сплавоа. И др.

Алюминиевые сплавы. Эти сплавы не получили широкого применения в газовом хозяйстве в связи с тем, что они могут быть использованы лишь в сравнительно узком диапазоне температур. Алюминиевые сплавы отличаются малой плотностью (2.%-3 раз меньше плотности стали) и относительно большой прочностью. В газовом хозяйстве листовой алюминий используют в качестве прокладочного материала, для изготовления паспортных таблиц и т.п.

Медь и его сплавы. В народном хозяйстве широко применяют красную медь, латунь и бронзы. Красную медь (марки М и М3) используют главным образом для токопроводящих деталей и для прокладок в изделиях, предназначенных для низких температур, если среда не содержит кислот.

Наибольшее применение имеют латунь и бронза.

Сплав меди и цинка называется латунью при содержании цинка 20-55%; при содержании цинка до 20% сплав меди с цинком называется томпаком. Для придания латуни необходимых свойств вводят дополнительно присадки олова, кремния, свинца, алюминия, никеля, железа или марганца.

Латунь – пластичный материал, легко обрабатывается резанием, имеет хорошую коррозионную стойкость. С понижением температуры механические свойства латуни повышаются, поэтому она успешно используется для изготовления деталей, работающих при низких температурах.

Бронза обычно имеет более высокие механические свойства по сравнению с латунью, но пластические свойства у бронзы хуже, чем у латуни.

Прокладочные, уплотнительные, набивочные

и смазочные материалы.

Прокладки играют важную роль в работе газового оборудования. Для изготовления прокладок используется большое число разных материалов, которые должны обеспечить плотность неподвижных соединений при различных условиях работы газового оборудования. К прокладочному материалу предъявляются специфические требования, исходя из условий работы оборудования. По возможности он должен быть дешевым и доступным, так как в процессе эксплуатации приходится заменять прокладки; отсутствие необходимого материала может создать затруднения не только на заводе-изготовителе оборудования, но и на объектах, где оборудование установлено. Для создания надежной плотности материал прокладки должен заполнять неровности уплотняемых поверхностей – чаще всего поверхностей фланцевых соединений. Это достигается затяжкой прокладок при помощи болтов, шпилек или другого резьбового соединения. Чтобы плотность достигалась легко, материал прокладки должен быть упругим, т.е. упруго деформироваться по воздействием возможно малых усилий. Вместе с тем, прочность прокладочных материалов должна быть достаточной, чтобы при затяжке среды давлением прокладка не разваливалась или не выжималась в сторону между уплотняемыми поверхностями.

Упругость прокладки обеспечивает сохранение плотности соединения при возможном искривлении поверхности фланца, что наиболее вероятно в сварном оборудовании. Материал прокладки должен сохранять свои физические свойства при рабочей температуре среды и не должен подвергаться действию коррозии.

При использовании металлических прокладок металл прокладок не должен пластически деформировать уплотняющие поверхности, поэтому металл прокладок должен иметь твердость и предел текучести ниже, чем металл уплотняемых поверхностей фланцев или патрубков. Он не должен образовывать с металлом газового оборудования электролитическую пару. Коэффициент линейного расширения материала прокладки желательно иметь близким к коэффициенту линейного расширения материала оборудования и болтов или шпилек.

Следовательно прокладочный материал должен быть упругим, пластичным, а также устойчивым против химического воздействия газа.

В зависимости от среды, рабочего давления газа и температуры для изготовления прокладок применяют различные материалы.

Для уплотнения мест соединений следует применять плоские прокладки, изготовленные в зависимости от назначения из следующих материалов.

Паронит (ГОСТ 481-80). Этот материал изготовляют из асбеста и каучука путем вулканизации и вальцевания под большим давлением. Паронит является универсальным прокладочным материалом и используется для холодных и горячих газов и воздуха, насыщенного и перегретого пара, масел и нефтепродуктов и других при температуре до 450 град. Для уплотнения фланцевых соединений на газопроводах давлением до 1,6 МПа. При строительстве и эксплуатации городских газопроводов применяют паронит марки ПМБ –паронит маслобензостойкий. Перед установкой на фланцы паронитовые прокладки смазывают маслографитовой пастой. ( Справочник: сухим графитовым порошком с обеих сторон).

Паронит ПМБ выпускается листами длиной 500,1000, 1500 мм и шириной 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0 мм. Размеры паронитовых прокладок должны соответствовать требованиям ГОСТ 15180-86.

Пластмассы. Пластик полихлорвиниловый по своей эластичности наиболее близок к резине. Он легко деформируется и уплотняет фланцевые соединения при относительно небольших затягивающих усилиях. Для применения рекомендуется полиэтилен высокой плотности (ВД) по ГОСТ 16338-77 и низкой плотности (НД) по ГОСТ 16337-77, толщиной 1-4 мм, фторопласт-4 (ПТФЭ) толщиной 1-4 мм по ГОСТ 10007-80Е..

Материалы для металлических прокладок.

Металлические прокладки изготовляют из листового материала в виде плоских колец прямоугольного сечения. Металлические прокладки обеспечивают достаточную плотность при высоких давлениях и температурах среды, имеют коэффициент линейного расширения, близки к клр материала фланца и шпилек или болтов, а также могут быть использованы несколько раз после соответствующего ремонта. К недостаткам следует отнести необходимость создания больших усилий для обеспечения плотности соединения, относительно низкие упругие свойства. Для изготовления прокладок рекомендуется использовать листы алюминиевые отожженные (ГОСТ 13722-78) или ленты из алюминия и алюминиевых сплавов отожженные (ГОСТ 13726-78), толщиной 1-4 мм.; медь листовую мягкую марок М1 и М2 (ГОСТ 495-77).

Резина. Высокая эластичность резины позволяет легко достичь плотности между металлической поверхностью и прокладкой при малых усилиях зажатия. Резина практически непроницаема для газов и жидкостей, имеет достаточную химическую стойкость. Для прокладок обычно рекомендуется применять листовую техническую резину (ГОСТ 7338-77 и 17133-83) без тканевых прокладок, так как при наличии прослоек иногда может просочиться среда. По твердости резину подразделяют на мягкую, средней твердости и повышенной твердости. По стойкости резину подразделяют на теплостойкую и морозостойкую. Рекомендуется применять маслобензостойкую резину (МБ) марок А и Б в зависимости от степени стойкости.

Область применения.

Рекомендуемая область применения прокладочных материалов.

Наименование	Толщина листа	Назначение
Паронит по ГОСТ 481-71, марки ПМБ, пластмассы (полиэтилены ВД и НД, фторопласт-4 и лента из фторопласта-4	1-4	Для уплотнения соединений в газопроводах давлением до 12 кГ/см кв и в установках сжиженного газа давлением до 16 кГ/см кв
Листы алюминиевые отожженные или ленты из алюминия и алюминиевых сплавов отожженные по ГОСТ 21631-76	1-4	Для уплотнения соединений деталей, оборудования, установок сжиженного газа и в газопроводах всех категорий давления.
Медь листовая мягкая По ГОСТ 495-77	1-4	Для уплотнения соединений деталей, оборудования, установок сжиженного газа и газопроводов всех категорий давления
Резина техническая морозо- и маслобензостойая по ГОСт17133-71 и 7338-77	3-5	Для уплотнения соединений в газопроводах при давлении до 6 кГ/см кв.

Для придания прокладкам огнестойких свойств можно применить:

1.асбестовый картон, основным компонентом которого является хризотиловый асбест. Асбестовый картон выпускается двух сортов: марка А - без наполнителя и связующего, марка АС – с минеральным наполнителем и связующим. Листы картона выпускаются толщиной 2; 2,5; 3; 3,5; 4;. 4,5. Картон не должен гореть и обугливаться.