2.6.Компенсаторы.

Технологические трубопроводы эксплуатируют при различных температурах среды, поэтому пуск и остановка технологического процесса вызывают значительные температурные деформации.

Абсолютное значение изменения длины трубопровода при его нагреве или охлаждении l определится по формуле:

где  - коэффициент линейного расширения металла трубы, для стали;

l - длина трубопровода, м;

t – абсолютная разность температур до и после нагрева или охлаждения трубы.

Если трубопровод не может свободно расширяться или сжиматься (а технологические трубопроводы именно такие), то температурные деформации вызывают в трубопроводе напряжения сжатия (при удлинении) или растяжения (при сокращении), которые определяют по формуле:

где Е - модуль упругости материала трубы;

 - относительное удлинение (укорочение) трубы.

Из уравнения следует , что напряжения не зависят от длины трубы.

Если для стали Е = 2,1^.10⁵ мН/м² , то из уравнения очевидно, что при нагреве (охлаждении) на 1⁰С температурное напряжение достигает 2,5 мН/м², при

t = 10⁰С значение _t = 100 мН/м².

Трубопроводы работающие при температурах, изменяющихся в широких пределах, во избежание разрушения должны быть снабжены компенсирующими устройствами, легко воспринимающими температурные напряжения.

Компенсаторы устанавливают на трубопроводе через каждые 20-40м. Концы участка трубопровода, приходящиеся на каждый компенсатор, крепят на опорах неподвижно. Компенсирующая способность компенсатора зависит от его конструкции.

На практике применяют гнутые (рис.2.31а,б,в,г), волнистые или линзовые (рис.2.32), очень редко сальниковые компенсаторы.

Гнутые компенсаторы просты в изготовлении и монтаже. Их изготавливают из бесшовных труб горячим гнутьём. Их компенсирующая способность тем больше, чем больше высота (вылет) гнутого участка.

Радиус R, по которому изгибают колено П -образного компенсатора обычно принимают равным:

R=4D_тр при D_тр < 125 мм ;

R=5D_тр при D_тр = 125 – 250 мм;

R=6D_тр при D_тр > 250 мм.

Недостатком гнутых компенсаторов является их громоздкость. Они требуют специальных опор, удлиняют протяженность трубопровода, вызывая дополнительные гидравлические сопротивления. Поэтому более прогрессивными являются волнистые (линзовые) компенсаторы (КВУ). На рис.2.32 показана конструкция волнистого универсального компенсатора, который может воспринимать деформации не только в осевом направлении, но и позволяет оси трубопровода изогнуться на некоторую величину относительно шарнира.

Рис. 2.31.Гнутые компенсаторы Рис. 2.32. Волнистый (линзовый)

трубопроводов: компенсатор.

а – П-образный; б – двойной

П-образный; в – лирообразный;

г – угловой.

Ремонт технологических трубопроводов.

При ремонте выполняются следующие основные работы:

1) замена износившихся деталей и узлов или исправление их до соответствующих норм, допусков и размеров;

2) выверка трубопроводов, а в случае необходимости подгонка опор и подвесок;

3) модернизация или реконструкция трубопроводов с возможной унификацией сменных частей;

4) изоляция трубопроводов;

5) испытание на прочность и плотность;

6) окраска трубопроводов.

За 2 - 3 часа до разборки фланцевых соединений резьбовую часть крепежных деталей необходимо смочить керосином. Отворачивание гаек производится в два приема. Сначала все гайки ослабляются поворотом на 1/8 оборота, а затем отворачиваются полностью в особой последовательности.

На трубопроводах работающих при высоких давлениях применяют систему “сверление безопасности”, при которой на опасных участках трубопровода до пуска их в эксплуатацию высверливают несквозные отверстия _ост – остаточная толщина должна обеспечивать безаварийную работу. По мере износа трубопровода наиболее вероятен пропуск продукта в этом месте. Отверстие забивают пробкой и накладывают хомут до первого планового ремонта.

Большинство аварий трубопроводов сопровождаются полным или частичным разрушением сварных стыков, разгерметизацией фланцевых соединений и разрушением трубы.

Большинство аварий обусловлено некачественным, неграмотным монтажом:

плохой подгонкой сварных стыков и фланцев;

некачественной сваркой;

недостаточной компенсацией температурных деформаций;

неустойчивостью несущих опор;

жестким креплением трубопровода к опорам.

Основной текущий ремонт- хомут с накладкой.

При замене участка трубопровода вырезают кусок заранее подготовленной трубы (катушку) вставляют вместо вырезанного участка и приваривают к трубопроводу после проверки стыков.

При фланцевых соединениях регулятно подтягивают болты (особенно эффективно для горячих трубопроводов).

Технология ремонта трубопровода не отличается от технологии монтажа.

Трубопроводы отбраковываются, если их толщина _ост в результате износа более не обеспечивает заданные параметры эксплуатации. Для каждого трубопровода установлены отбраковочные нормы.

Трубопроводы с D_у > 75 мм при остаточной _ост < 2 мм бракуются безоговорочно.

Испытание на прочность и плотность аналогичны по порядку колонной и емкостной аппаратуре.

Нормы испытания: гидроиспытания проводят до покрытия тепловой гидроизоляцией, антикоррозионной изоляцией.

Величина р_исп = 1,25 , но не менее 0,2МПа для стальных, чугунных, ПВХ, ПЭД; р_исп — выдерживается 5 минут, после снижается до р_раб. Трубопровод тщательно осматриваются, сварные швы обстукивают, открывают воздушники и сливают воду.

Пневмоиспытания осуществляются воздухом или инертным газом

р_исп = 1,25 , но не менее 0.2 МПа для стальных трубопроводов.

Надземным чугунным и полимерным трубопроводам пневмоиспытания не проводятся. Также не проводятся в действующих цехах, на эстакадах, в лотках, т.е. там где есть действующие трубопроводы.

Газопроводы работающие при р_раб<0,1МПа испытывают р_исп - установленное проектом. При наличии чугунной арматуры пневмоиспытания проводят на р_исп не более 0,4 МПа.

Узлы и детали трубопроводов. К ним относятся: фланцы, наиболее распространенные детали. С помощью фланцев трубопровод соединяется с аппаратами, на них устанавливают арматуру, регулирующие и контрольные приборы. Фланцы обеспечивают разъемные соединения секций трубопроводов.

Фасонные детали. На трубопроводе обычно устанавливают множество фасонных деталей (фитингов) различного назначения - двойники, отводы, угольники, тройники и переходы. Они предназначены для установки на трубопроводах, оси которых пересекаются, скрещиваются или находятся в различных плоскостях.

Фасонные детали изготавливают из стальных бесшовных труб сваркой, гладким гнутьем, а также горячей или холодной штамповкой. Материал деталей трубопровода, как правило, должен быть таким же, как материал трубы. Трубопроводы разных диаметров соединяют при помощи переходов.

Заглушки. При разобщении трубопроводов или при ремонте аппаратов разобщаемые участки трубопроводов и аппаратов отделяют глухими плоскими заглушками, устанавливаемые после запорной арматуры или между фланцами.

Диаметр, толщина заглушки и длина ее хвостовика установлены нормалями в зависимости от диаметра условного прохода, условного давления и скорости коррозии трубопровода, а также материала из которого изготовлена.

На заглушке должны быть обязательно хвостовик, выбитые ее номер, марка стали, условное давление и условный диаметр.

Каждая установка и снятие заглушки регистрируются в специальном эксплуатационном журнале с указанием фамилии ответственного лица и производителя работ.