Тема 1.3. Конструктивные элементы общесудовых систем.

1.3.1. Трубопроводы, трубопроводные элементы и их соединения.

В зависимости от рода рабочей среды, агрессивности, скорости течения, температуры и давления трубопроводы судовых систем изготавливают из следующих материалов: углеродистая и легированная сталь, медь, медно-никелевые сплавы, титан и пластмассы.

По способу производства металлические трубы делят на бесшовные и сварные.

В ГОСТах на сортамент труб регламентирован наружный диаметр d_н, мм и толщина стенки , мм. Для каждого наружного диаметра предусмотрено несколько толщин стенок.

Для сокращения числа типоразмеров труб, используемых при постройке судов, в судостроении введены нормали, ограничивающие ГОСТы.

В целях унификации размеров труб, арматуры и деталей соединений введены понятия условного прохода и условного давления.

Условный проход – это условная геометрическая характеристика, с которой однозначно связаны все присоединительные размеры трубопроводных элементов. Условный проход равен действительному внутреннему диаметру арматуры.

Обозначение условного прохода – D_У. Например, условный проход 150 мм обозначается D_У150.

Размеры условных проходов регламентированы ГОСТ 28338-89 (ИСО 6708-80) «Соединения трубопроводов и арматура. Проходы условные (размеры номинальные)». Ряд условных проходов: 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 15; 20; 25; 32; 40; 50; 65; 80; 100; 125; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 600; 700; 800; 900; 1000 и т.д.

При гидравлических расчётах трубопроводах их внутренние диаметры обычно принимают равными условным проходам. Однако, если различие между условным проходом и фактическим внутренним диаметром выбранного трубопровода составляет более 10%, расчёт следует вести по фактическому диаметру.

Толщина стенки трубопровода под внутренним давлением определяется по формуле:

,

где ₀ – толщина стенки из расчёта на прочность, мм,

b – прибавка на утонение труб при гибке, мм,

с – прибавка на коррозию, мм.

,

где p – расчётное давление среды, МПа,

_Д – допустимое напряжение на растяжение, МПа,

 - коэффициент прочности ( = 1 для бесшовных труб,  = 0,9 для сварных труб).

,

где R – радиус гиба трубы, мм.

Примечание: согласно правилам Российского морского регистра судоходства, радиус гиба стальных, медных и алюминиевых труб при давлении более 0,5 МПа или при температуре среды более 60 ⁰С должен удовлетворять условию . При работе в иных условиях можно уменьшить до 1,5d_н.

Условное давление – это избыточное давление, которое может выдержать материал труб, арматуры и соединительных частей при номинальной температуре рабочей среды в условиях эксплуатации.

Обозначение условного давления – P_У. Например, условное давление 0,1 МПа обозначается P_У0,1.

Размеры условных давлений регламентированы ГОСТ 356-80 «Арматура и детали трубопроводов. Давления условные, пробные и рабочие». Согласно ему, арматура и соединительные части трубопроводов изготавливаются на следующие условные давления: 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0 и т.д.

Давление, которое должны выдерживать трубопроводы при гидравлических испытаниях, называется пробным.

.

Трубные трубопроводные элементы (фасонные части трубопроводов).

Трубные трубопроводные элементы обеспечивают:

• поворот потока (отводы – см. рис.1.3.1.1, изготавливаются чаще всего гибкой, реже - литьём);

Рис. 1.3.1.1. Отвод

• Разделение и слияние потоков (тройники и крестовины – см. рис.1.3.1.2 а и б, изготавливаются чаще всего сваркой, реже – литьём);

Рис. 1.3.1.2. Тройник и крестовина

• герметизацию проходов трубопроводов через настилы палуб и переборок (палубные и переборочные стаканы – см. рис.1.3.1.3, изготавливаются как правило сваркой);

Рис. 1.3.1.3. Переборочный стакан

• переходы по диаметру;

• компенсацию температурных расширений и смещений, вызванных деформацией судовых конструкций, а так же ударных и вибрационных нагрузок (компенсаторы трубные, сальниковые, линзовые, сильфонные).

Путевые соединения трубопроводов.

Для соединения труб между собой, с фасонными частями, арматурой и другими элементами систем служат путевые соединения, которые подразделяются на неразъёмные и разъёмные.

К неразъёмным соединениям относятся:

• сварные – наиболее распространённые;

• паяные;

• клёпаные;

• клеевые.

К разьёмным соединениям относятся:

• Фланцевые (см. рис.1.3.1.4) – получили наибольшее распространение. Применяются при D_У от 20 до 500 мм и P_У до 6,4 МПа. Представляют собой конструкцию из двух фланцев 2, прокладки 5 и соединительных болтов 3 с гайками 4. Фланцы могут крепиться к трубам 6 неразъёмными соединениями или быть свободно сидящими.

Рис. 1.3.1.4. Фланцевое соединение

• Штуцерные (см. рис.1.3.1.5) – применяются при малых диаметрах трубопроводов (D_У от 3 до 32 мм) и высоких давлениях (P_У до 30 МПа). Состоит из ниппеля 1 с прокладкой 2, который прижимается к штуцеру 4 с помощью навинчиваемой на него гайки 3. Такие соединения являются компактными и удобными при монтаже трубопроводов.

Рис. 1.3.1.5. Штуцерное соединение

• Муфтовые (см. рис.1.3.1.6) – применяются для соединения водогазопроводных труб с D_У до 80 мм и P_У до 1,6 МПа. Муфта 2 навинчивается на концы соединяемых труб, имеющих резьбу; для предотвращения самопроизвольного отвинчивания муфты применяется контргайка 1. Для уплотнения соединения по резьбе наматывают паклю.

Рис. 1.3.1.6. Муфтовое соединение

• Дюритовые (см. рис.1.3.1.7) - обеспечивают соединение труб при помощи резинотканевой муфты 2, которая обжимается хомутами 1. Для обеспечения плотности соединения на концах соединяемых труб развальцовывают кольцевые выступы. Достоинства такого соединения – эластичнось и удобство монтажа; недостатки – ограниченное рабочее давление, малая огнестойкость и непродолжительный срок службы.

Рис. 1.3.1.7. Дюритовое соединение

• Быстроразъёмные – соединения с помощью гаек типа «РОТ» и «РС», применяются в основном в противопожарных системах для присоединения шлангов к трубам и арматуре.

Выбор типа соединения определяется назначением системы, родом рабочей среды, давлением и температурой среды, диаметром трубопровода и прочими факторами.