Программа: Повышения квалификации рабочих по профессии «Трубопроводчик линейный» (4 и 5 разряд)
Тема 3.4 Трубопроводы и трубопроводная арматура – 8час
Занятие №1 Классификация стальных труб. Краткая характеристика трубопроводов. Способы соединения труб. Фасонные и соединительные детали трубопроводов. Компенсаторы, общие сведения. Аварийный запас труб
Продолжительность: 2часа
Лекционный материал
Трубопровод – это сооружение, предназначенное для транспортирования газообразных и жидких веществ и состоящее из плотно соединенных между собой труб, деталей трубопровода, трубопроводной арматуры, КИП, средств автоматики и управления, опорных конструкций, крепежных деталей, прокладок, материалов и деталей тепловой и противокоррозионной изоляции.
Магистральные нефтепроводы и нефтепродуктопроводы в зависимости от диаметра трубопровода подразделяют на:
Магистральные нефтепроводы:
класс I – при номинальном диаметре свыше DN 1000 до DN 1200 включительно;
класс II – то же, свыше DN 500 до DN 1000 включительно;
класс III – то же, свыше DN 300 до DN 500 включительно;
класс IV – DN 300 и менее.
Магистральные нефтепродуктопроводы:
класс II – при номинальном диаметре свыше DN 500 до DN 700 включительно;
класс III – то же, свыше DN 300 до DN 500 включительно;
класс IV – DN 300 и менее.
В зависимости от класса опасности транспортируемого вещества технологические трубопроводы делятся на три группы А, Б и В.
К группе А относятся трубопроводы для транспорта чрезвычайно и высокоопасных веществ I и II классов опасности(бензол, дихлорэтан, метилхлорид и др.).
К группе Б относятся трубопроводы для транспорта умеренно опасных веществ III класса опасности(жидкий аммиак, винилацетат, ксилол, метанол, фурфурол и др.).
К группе В отнесены трубопроводы, предназначенные для перекачивания взрыво- и пожароопасных веществ(горючие сжиженные газы, легковоспламеняющиеся жидкости, горючие жидкости).
Кроме деления на группы, применяется также деление технологических трубопроводов на пять категорий I, II, III, IV, V в зависимости от давления и температуры перекачиваемой среды.
Классификация трубопроводов по назначению:
магистральные,
промысловые,
технологические,
вспомогательные
Магистральный трубопровод – технологически неделимый, централизованно управляемый имущественный производственный комплекс, состоящий из взаимосвязанных объектов, соответствующих требованиям действующего законодательства Российской Федерации, и предназначенный для транспортировки нефти и нефтепродуктов, соответствующих требованиям действующего законодательства Российской Федерации, от пунктов отправления до пунктов назначения или перевалки на иной вид транспорта.
Промысловые - протяженность до нескольких десятков километров ,соединяют нефтепромыслы или НПЗ с ГНПС МН или КП с пунктами налива на ж/д или водный транспорт. Местные нефтепроводы имеют одну насосную станцию, расположенную в начале нефтепровода (ДНС).
Технологические - находятся в пределах НПС и предназначены для ведения внутриплощадочных технологических операций. В состав входят внутриплощадочные трубопроводы, соединительные детали, трубопроводная арматура, узлы учета и контроля, фильтры-грязеуловители и другие устройства.
Вспомогательные - водопроводы питьевой воды, паропроводы, водопроводы горячей воды, канализационные трубопроводы.
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.
Трубопроводы должны быть надежны в эксплуатации, так как неисправность в какой-либо части трубопровода может привести к аварии и полной остановке производства или всего промышленного объекта, а также к загрязнению окружающей среды.
Трубы – основной элемент трубопроводов. Магистральные, технологические нефтепроводы и большая часть вспомогательных трубопроводов сооружают из стальных труб, что объясняется высокими механическими свойствами сталей, относительно большой их долговечностью, хорошей свариваемостью и сравнительно небольшой стоимостью. Сталь применяют качественную, низколегированную – 09Г2С, 17ГС и подобные по составу.
По способу производства стальные трубы выпускают бесшовными (горяче- и холоднокатаными) и шовными или сварными ( прямо- и спиральношовными). Наиболее прочными являются бесшовные трубы, но их высокая стоимость ограничивает их применение.
Возможно применение спиральношовных труб, так как они обладают повышенной жесткостью и относительно низкой стоимостью. Но высокая жесткость трубы при прокладке на нестабильных (подвижных) грунтах приводит к разрушению трубопровода, а значит, так же ограничивает их применение. Поэтому наиболее широко применяют для строительства нефтепроводов прямошовные трубы.
Основной характеристикой трубопровода является внутренний диаметр, определяющий его проходное сечение, необходимое для прохождения заданного количества транспортируемого вещества при рабочих параметрах эксплуатации (давление, температура, скорость).
Условный диаметр или проход, Ду – номинальный внутренний диаметр трубопровода, обеспечивающий требуемую пропускную способность.
Размер поставляемых труб определяется наружным диаметром и толщиной стенки – Dн • δст. Труба при одном и том же наружном диаметре может иметь различные внутренние диаметры. Для арматуры и соединительных деталей трубопровода наиболее часто применяют следующий ряд условных диаметров – 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 700, 800, 1000, 1200 мм. При выборе труб для трубопровода под условным диаметром понимают расчетный округленный внутренний диаметр трубы.
Для характеристики механической прочности труб, соединительных деталей и арматуры вводится понятие «условное давление», Ру. Ру – это наибольшее избыточное давление при температуре транспортируемого вещества или окружающей среды 20оС, при котором обеспечивается длительная работа труб, соединительных деталей и арматуры.
При повышенной температуре транспортируемого вещества или окружающей среды механическая прочность труб, соединительных частей и арматуры снижается.
Каждая партия труб должна иметь сертификат (паспорт) качества предприятия-изготовителя на русском языке, или иметь перевод, оформленный в установленном порядке с указанием приемо-сдаточных характеристик.
В спецификациях на трубы для магистральных нефтепроводов должны содержаться:
размеры труб (наружный диаметр и номинальная толщина стенки);
класс прочности;
требуемый уровень качества труб;
проектное (рабочее) давление (до 9,8 МПа включительно или свыше 9,8 МПа);
температура испытаний на ударную вязкость труб надземной прокладки;
указание об использовании труб для строительства подводного перехода магистрального нефтепровода.
Длина поставляемых изготовителем труб должна находиться в пределах от 10,00 до 12,20 м.
Все трубы и детали трубопроводов, применяемые в процессе выполнения сварочных работ, объединяются в группы по классам прочности в соответствии с таблицей 1.
Таблица 1 – Группы по классам прочности труб и деталей трубопроводов
№ п/п |
Группы свариваемых сталей |
Класс прочности |
Нормативное значение временного сопротивления разрыву основного металла, МПа (кгс/мм2 ) |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
1 |
М01 |
До К54 включ. |
До 529 (54) включ. |
2 |
2 |
М03 |
От К55 до К60 включ. |
От 539 (55) до 588 (60) включ. |
3 |
3.1 |
М03 |
К65 |
637 (65) |
4 |
3.2 |
М03 |
К70 |
690 (70) |
5 |
9 |
М11 |
Высоколегированные стали аустенитно-ферритного и аустенитного классов |
|
Форма и размеры разделки кромок торцов труб под сварку в зависимости от толщины стенки должны соответствовать требованиям, приведенным на рисунке 1
|
|
а) форма разделки кромок труб с нормативной толщиной стенки S менее 15 мм включ. |
б) форма разделки кромок труб с нормативной толщиной стенки S более 15 мм |
Рисунок 1 – Форма и размеры разделки торцов труб
В металле труб не допускаются трещины, рванины, каверны а также расслоения, выходящие на поверхность и на торцевые участки.
Ремонт сваркой тела труб, предназначенных для строительства и ремонта не допускается.
Требования к трубам диаметром 530 мм и более
Для сооружения и ремонта линейной части магистральных трубопроводов применяются электросварные прямошовные с одним или двумя продольными швами трубы диаметром от 530 до 1220 мм, изготовленные из низколегированных сталей. Трубы должны соответствовать техническим требованиям, установленным в нормативных документах ПАО «АК «Транснефть».
Отклонение профиля наружной поверхности трубы от окружности в зоне сварного соединения на концевых участках длиной 200 мм от торцов и по дуге периметра 200 мм – не более 0,15 % номинального диаметра трубы.
Отклонение от перпендикулярности торца трубы (косина реза) относительно образующей – не более 1,6 мм.
Предельные отклонения от номинального наружного диаметра на концах труб на длине не менее 200 мм от торца – не более 1,5 мм для труб диаметром до (1020 1,6) мм, для труб диаметром 1020 и более.
Допуск на овальность труб (отношение разности между наибольшим и наименьшим диаметрами трубы к номинальному диаметру трубы):
не более 1 % по концам труб с толщиной стенки менее 20 мм;
не более 0,8 % по концам труб с толщиной стенки 20 мм и более.
Требования к трубам диаметром до 530 мм
Электросварные трубы диаметром от 159 до 426 мм с толщиной стенки от 3 до 14 мм могут поставляться по ГОСТ 10704, ГОСТ 10705. Основной металл – спокойная или полуспокойная углеродистая или низколегированная сталь.
Концы электросварных труб в зависимости от толщины стенки трубы должны иметь форму и размеры разделки кромок под сварку в соответствии с требованиями, приведенными на рисунке 1
Бесшовные трубы должны соответствовать требованиям ГОСТ 8731, ГОСТ 8732, ГОСТ 8733 (группа В), ГОСТ 8734, ГОСТ 9567, ГОСТ 550, а также ТУ разработанным и утвержденным в установленном порядке. Диапазон диаметров – от 14 до 426 мм. Основной металл – спокойная или полуспокойная углеродистая или низколегированная сталь.
Бесшовные трубы по ГОСТ 8731 и ГОСТ 8733 с толщиной стенки от 5 до 20 мм должны иметь фаску под углом от 35° до 40° и притупление от 1 до 3 мм.
Маркировка труб
Все трубы, поступающие потребителю, маркируются.
На наружной поверхности каждой трубы диаметром до 530 мм на расстоянии от 50 до 500 мм от одного из торцов белой несмываемой краской должна быть нанесена четкая маркировка, содержащая:
товарный знак изготовителя труб;
обозначение технических условий;
класс прочности и уровень качества труб;
параметры свариваемости СЭКВ, Рсm (для труб второго уровня качества);
месяц и год изготовления;
номер партии;
номинальные размеры (диаметр, толщину стенки) и фактическую длину трубы.
При поставке труб с антикоррозионными покрытиями должна производиться дополнительная маркировка в соответствии с требованиями нормативных документов на трубы с покрытием.
Трубы предназначены для эксплуатации в составе магистральных и технологических нефтепроводов и нефтепродуктопроводов диаметрами от 159 до 530 мм, транспортирующих нефть и нефтепродукты при рабочем давлении до 9,8 МПа (100 кгс/см2) включительно.
На внутренней поверхности каждой труб большого диаметра (свыше 530мм) на расстоянии от 100 до 500 мм (в зависимости от диаметра трубы) от одного из торцов должна быть нанесена четкая маркировка белой несмываемой краской, которая содержит:
товарный знак изготовителя труб;
обозначение технических условий;
класс прочности и уровень качества труб;
параметры свариваемости СЭКВ, Рсm (для труб с содержанием углерода в металле до 0,12 % включительно);
месяц и год изготовления;
номер партии;
номер трубы;
номинальные размеры (диаметр, толщину стенки) и фактическую длину трубы.
Способы соединения труб между собой должны отвечать следующим требованиям:
необходимые прочность и плотность при работе под давлением и при образовании в трубопроводах вакуума;
стойкость к агрессивным средам;
простота исполнения,
удобство и быстрота выполнения
Соединения труб между собой, с арматурой, технологическим оборудованием, приборами контроля и автоматики подразделяют на неразъемные и разъемные.
К неразъемным относят соединения, получаемые сваркой, пайкой или склеиванием, к разъемным – фланцевые, резьбовые, раструбные и др.
Выбор соединения зависит от:
материала соединяемых деталей,
физико-химических свойств среды (агрессивность, токсичность),
давления и температуры процесса,
условий эксплуатации (герметичность, необходимость частых разборок и взрывоопасность производства).
В трубопроводах применяются, как правило, неразъёмное соединение – сварка. Сварка является наиболее целесообразным и надежным методом соединения стальных труб.
Достоинства сварных соединений:
обеспечивают высокую надежность
прочность и плотность соединений
долговечность
Типы сварных соединений (Рис.2):
стыковые
тавровые
угловые
нахлесточные
Наиболее прочные стыковые соединения. Она широко применяется в трубопроводных системах различного назначения.
Рисунок 2 - Типы сварных соединений. А – стыковое, б – нахлесточное, в – тавровое, г-угловое
Сварные соединения стальных труб и соединительных деталей должны быть равнопрочными основному металлу.
Во многих случаях целесообразнее применять разъёмные соединения, обладающие своими достоинствами и недостатками. Так, в местах установки арматуры, с целью присоединения ее к трубопроводу, принято применять именно фланцевые соединения. Они могут быть использованы и в трубопроводах, требующих периодической разборки в целях очистки или замены отдельных участков.
В трубопроводах с малыми условными диаметрами часто используются резьбовые соединения.
Резьбовые соединения, подразделяются на муфтовую, имеющую на присоединительных патрубках внутреннюю резьбу и цапковую – наружную. Муфтовое соединение используют обычно в литой арматуре. В связи с этим основная область применения муфтовых соединений – арматура низких и средних давлений.
Для мелкой арматуры высоких давлений, которую изготовляют из поковок или проката, чаще всего применяют цапковое соединение с наружной резьбой под накидную гайку.
Фланцевые соединения (Рис.3) применяются в местах подключения трубопроводов к аппаратам и другому оборудованию, имеющему ответные фланцы, а также на участках трубопроводов, требующих в процессе эксплуатации периодической разборки или замены.
Фланцевые соединения состоят из двух фланцев (фланец – кольцо с отверстиями для болтов), уплотнительного кольца, соединительных болтов или шпилек с гайками. Герметичность соединения достигается за счет прокладок из упругого материала (паронита) или прокладок из терморасширенного графита, установленного между торцовыми (уплотнительными) поверхностями фланцев.
Рисунок 3 – Фланцевое соединение трубопровода:
1,6 – подлежащие соединению участки трубопровода; 2- болт (шпилька) с гайкой;
3,4 – фланцы; 5 – прокладка
Фланцы являются наиболее распространенным видом разъемного соединения трубопроводов. Они имеют простую конструкцию, легко собираются и разбираются.
Недостатком фланцевых соединений по сравнению со сварными является:
более высокая трудоёмкость и стоимость изготовления;
меньшая надежность в эксплуатации, так как при колебаниях температуры или давления транспортируемого продукта возможна их разгерметизация и как следствие – возникновение утечки.
В связи с этим использование фланцевых соединений в трубопроводах ограничивают.
Тип фланцев и конструкции уплотнительных поверхностей принимают в зависимости от рабочих параметров и физико-химических свойств транспортируемого продукта.
Чтобы создать необходимую герметичность фланцевого соединения трубопровода, между фланцами устанавливают прокладку, а соприкасающимся уплотнительным поверхностям придают специальную форму. В зависимости от давления и свойств транспортируемого продукта предусмотрено шесть типов уплотнительных поверхностей
( Рис 4).
Существует несколько способов соединения трубы и уплотнительной поверхности фланца. Наиболее часто применяются фланцы плоские приварные (рис.4а).
Фланцы приварные встык (рис.4б) широко применяются в технологических трубопроводах из углеродистой или легированной стали, особенно для трубопроводов с условным давлением до 20 МПа. Применение фланцев приварных встык позволяет в 2 раза сократить трудоемкость сварки, так как они присоединяются к трубам одним сварным швом, а плоские приварные – двумя.
Рисунок 4 - Типы уплотнительных поверхностей фланцев:
а– уплотнительные поверхности без выступов; б– уплотнительные поверхности с соединительным выступом; в– уплотнительные поверхности с выступом и впадиной; г– уплотнительные поверхности с шипом и пазом; д– уплотнительные поверхности под прокладку овального сечения; е– уплотнительные поверхности под линзовую прокладку
С целью упрощения монтажа фланцевого соединения применяют свободные фланцы (Рис.5в, г). Их выполняют или на приварном кольце (Рис.5в) или на отбортованной трубе (Рис.5г). Но изготовление свободных фланцев более трудоемко, чем фланцев приварных встык, и требует большего расхода металла. Единственное преимущество такого соединения – более простая центровка болтовых отверстий путем поворота фланца вокруг оси.
Рисунок 5 - Способы приварки фланцев:
Для сборки фланцевых соединений применяют крепёжные детали – болты, шпильки, гайки и шайбы. Шпильки имеют преимущества перед болтами, так как у шпилек при их затяжке напряжения распределяются более равномерно, а у болтов в местах перехода стержня в головку происходит концентрация напряжений. Кроме того, шпильки можно устанавливать в труднодоступных местах.
Фланец - деталь трубопровода, предназначенная для монтажа отдельных его
частей, а также для присоединения оборудования к трубопроводу.
Фланцевая заглушка - деталь трубопровода, предназначенная для полного перекрытия просвета трубопровода или отдельных его частей.
Фланцы и фланцевые заглушки должны изготавливаться в следующих исполнениях по номинальному давлению: PN 1,6 МПа; PN 2,5 МПа; PN 4,0 МПа; PN 6,3 МПа; PN 10,0 МПа; PN 16,0 МПа; 20,0 МПа и с условными проходами: DN 50; 80; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 500; 600; 700; 800; 1000; 1200.
Для присоединения к частям трубопровода:
фланцы должны изготавливаться с уплотнительными поверхностями исполнений: 1, 2, 3. 4, 5, 6, 7, 8, 9;
фланцевые заглушки - 1, 2, 3. 4, 5 исполнений.
Разделка кромки фланца под приварку встык должна соответствовать разделки присоединяемой трубы.
Фасонные и соединительные детали трубопроводов: отводы, переходы, тройники, днища.
При изготовлении и монтаже стальных технологических трубопроводов используют приварные соединительные детали следующего назначения:
отводы для изменения направления потоков транспортируемого продукта
переходы для изменения диаметра трубопровода
тройники, тройниковые соединения, крестовины и седловины для устройства ответвлений
заглушки для закрытия свободных концов трубопроводов.
Отвод – фасонная деталь трубопровода, предназначенная для изменения направления потока.
Отводы по конструкции и способу изготовления подразделяются на:
бесшовные крутоизогнутые или гнутые;
крутоизогнутые штампосварные;
сварные (секционные).
Тройник – фасонная деталь трубопровода, предназначенная для слияния или деления потока вещества под углом 90 °.
Тройники по конструкции подразделяются на:
равнопроходные – без уменьшения диаметра ответвления
переходные – с уменьшением диаметра ответвления. Разнообразие конструкций 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. Такие соединения применяют обычно на условное давление Pу до 2 МПа.
Для давлений свыше 2 МПа применяют или усиленный корпус, который изготавливают в виде отдельных сварных тройников, или укрепляют врезку накладным воротником
Переход – фасонная деталь трубопровода, предназначенная для расширения или сужения потока.
Переходы по конструкции подразделяют на концентрические и эксцентрические.
Концентрические переходы (рис. 6,а) применяют для вертикальных трубопроводов, а эксцентрические (рис. 6, б) – для горизонтальных.
а) б)
Рисунок 6 - Виды переходов:
а – концентрический переход; б – эксцентрический переход
Применение эксцентрических переходов позволяет избежать образования так называемых «мешков» в горизонтальном трубопроводе, облегчает удаление продукта при его отключении.
Заглушки
Конструкция трубопроводов предполагает наличие отдельных участков, на которых необходимо перекрытие потока рабочей среды при помощи заглушек. В зависимости от потребности и условий рабочей среды применяются разные виды заглушек (рисунок 7)
Для перекрытия определенных участков в трубопроводах широко применяются заглушки фланцевые. Они имеют форму диска с кольцевой опорной уплотнительной поверхностью и отверстиями для крепежа. Конструкция схожа с конструкцией плоского фланца, но заглушка не имеет при этом отверстия для трубы по центру диска. Она монтируется к фланцу на конце перекрываемого участка трубопровода при помощи крепежных болтов или шпилек.
Заглушки используются при необходимости установки герметичного перекрытия в системе трубопровода на его окончаниях
а) б)
Рисунок 7 - Заглушки трубопроводов:
а – заглушка эллиптическая; б – заглушка плоская
Заглушки для фланцевых соединений – это элементы трубопроводов, которые применяются для перекрытия потока рабочей среды в той части трубопровода, где проводятся испытательные, монтажные, или ремонтные работы. При этом важно, чтобы заглушка была изготовлена из марки металла, соответствующей условиям эксплуатации.
Из названия следует, что такие заглушки устанавливаются на существующий фланец, либо между фланцами, как фланцевые уплотнения. Заглушки являются малобюджетной альтернативой запорной трубопроводной арматуре и применяются в тех случаях, когда необходимость перекрытия потока рабочей среды возникает нечасто. По сути, заглушки должны иметь те же технические характеристики (DN и PN), что и запорная арматура, которую они заменяют. Назначение заглушки схоже с назначением запорной арматуры, то есть она может работать только в двух положениях – закрытом или открытом, и регулировать поток с её помощью не представляется возможным. Для регулировки потока применяются дроссельные и лимитные шайбы, конструкция которых схожа с конструкцией заглушки, но при этом они имеют отверстие в центре диска. Размер отверстия зависит от требуемого потока среды.
По видам заглушки можно разделить на фланцевые и межфланцевые. В свою очередь, существует два основных типа межфланцевых заглушек – поворотные и заглушки с рукояткой. В связи с тем, что фланцевое соединение с установленной в него заглушкой должно отвечать высоким требованиям по безопасности и герметичности, большое внимание уделяется правильному подбору уплотнения для конкретного узла, в зависимости от рабочей среды, температуры и давления. В качестве уплотнительного элемента в заглушках используются: паронит, резина, фторопласт, а также уплотнители из терморасширенного графита
Заглушка поворотная предназначена для перекрывания потока транспортируемой среды в случае возникновения необходимости. В конструкции такой заглушки имеется 2 части: глухая и фланцевая. Поворотная заглушка монтируется между двумя концевыми фланцами определенного участка магистрали. Перекрытие потока рабочей среды осуществляется путём, когда во фланцевое соединение устанавливается глухая часть изделия, когда на этом месте устанавливается часть с отверстием, транспортируемая среда свободно проходит по трубопроводу.
Поворотные заглушки используются для временного отсечения части системы трубопровода или перекрытия потока транспортируемой среды. Так же, как и фланцевые, поворотные изделия могут применяться при температурах от -70 до +650 градусов Цельсия и давлении от 0,1 до 25 МПа, в зависимости от того, из какой марки стали они изготовлены.
Фланцевая заглушка (или глухой фланец) представляет собой деталь трубопровода, которая служит для временного закрытия или консервации отдельных ответвлений трубопроводных систем. Глухой фланец изготавливается из различных видов стали (углеродистой, легированной, нержавеющей). При правильном подборе материала фланцевые заглушки можно использовать для закрытия концевых фланцев трубопровода и оборудования практически при любой влажности в температурном диапазоне от –70°С до + 600°С.
Чаще всего заглушки изготавливаются методом горячей штамповки. Этот способ изготовления позволяет свести к минимуму наличие пустот и трещин, что придаёт изделию отличные механические свойства, прочность и надежность.
Фланцевая заглушка фиксируется путём крепления к концевому фланцу трубопровода или оборудования. Уплотнение для фланцевого соединения с глухим фланцем подбирается в зависимости от среды, температуры и давления, с учётом возможности резких изменений рабочих параметров.
Заглушки с рукояткой также предназначены для установки между фланцами на время проведения работ (Рис.8). После использования заглушка вынимается и фланцы стягиваются. Для удобства применения такая заглушка может поставляться вместе с межфланцевым кольцом. Данное кольцо с прикреплённым уплотнителем помещается между фланцами после извлечения заглушки. Толщина кольца соответствует толщине применяемой заглушки, поэтому нет необходимости разжимать и стягивать фланцы при монтаже и демонтаже заглушки.
Рисунок 8. Межфланцевая заглушка с рукояткой
На каждой съемной заглушке (на хвостовике, а при его отсутствии - на цилиндрической поверхности) следует обозначать номер заглушки, марку стали, условное давление Ру и условный проход Dу.
Установку и снятие заглушек отмечают в специальном журнале.
Компенсаторы
Все трубопроводы при изменении температуры транспортируемого продукта или окружающей среды подвержены температурным деформациям (удлинению или укорочению).
В случае невозможности деформации в трубопроводе возникают значительные продольные усилия, которые оказывают воздействие на конечные закрепленные точки (опоры), стремясь сдвинуть их с места. Эти усилия могут быть столь значительны, что могут разрушить опоры, вызвать продольный изгиб трубопровода или привести к нарушению фланцевых и сварных соединений.
Для защиты трубопровода от дополнительных нагрузок, возникающих при изменении температуры, его проектируют и конструктивно выполняют таким образом, чтобы он мог свободно удлиняться при нагревании и укорачиваться при охлаждении без перенапряжения материала труб и соединений. Способность трубопровода к деформациям под влиянием тепловых воздействий в пределах допускаемых напряжений в материале труб называется компенсацией тепловых удлинений.
Компенсация тепловых удлинений трубопроводов производится одним из двух способов:
устройством трубопроводов с самокомпенсацией;
установкой компенсаторов различных типов.
Способность трубопровода компенсировать тепловые удлинения за счет эластичности конструкции и упругих свойств металла без специальных устройств, встраиваемых в трубопровод, называется самокомпенсацией.
Самокомпенсация обычно наблюдается в местах естественных поворотов трубопроводов и поэтому не требует дополнительного расхода труб, применяется на линейной части и в пределах НПС.
По конструкции и принципу действия компенсаторы подразделяются на четыре основные группы: П-образные, линзовые, сильфонные и сальниковые.
П-образные компенсаторы обладают большой компенсационной способностью (100…1500мм) и применяются в основном при надземной прокладке трубопроводов (Рис.9). Такие компенсаторы получили наибольшее применение в технологических трубопроводах из-за сравнительной простоты их изготовления и удобства в эксплуатации.
Их недостатки: повышенное гидравлическое сопротивление, большой расход труб, значительные габаритные размеры и необходимость сооружения дополнительных опорных конструкций.
П-образные компенсаторы изготавливают с применением гнутых, крутоизогнутых и сварных отводов. Компенсаторы с крутоизогнутыми отводами допускается устанавливать на трубопроводах для любых давлений и температур и как правило в горизонтальном положении. При ограниченной площади компенсаторы можно устанавливать в вертикальном или наклонном положении при этом они должны быть снабжены дренажными штуцерами и воздушниками.
Рисунок 9 П-образный компенсатор
Сильфонный компенсатор нашел самое большое применение среди всех видов компенсаторов. Основным (рабочим) элементом, этого вида является сильфон.
Сильфон – волнистая обечайка, напоминающая гофру, которая имеет способность удлиняться или сужаться, изгибаться в разные стороны вследствие изменения температур, давления или других параметров.
Поставляемые сильфонные компенсаторы имеют Разрешения на применение выданное Федеральной службой по техническому надзору на применение в нефтяной, газовой и применяются при прокладке надземных трубопроводов в пределах НПС.
Сильфонные компенсаторы (Рис.10) изготавливаются от самых минимальных диаметров от Ду 15 мм и до Ду 1200 мм и могут работать диапазоне температур - от -260 до +850°С и рабочем давлении от вакуума до 15,0 Мпа.
Их можно устанавливать практически в любой точке на протяжении всего трубопровода, независимо от способа прокладки трубопровода. Обслуживание сильфонного компенсатора не требует больших материальных и временных затрат, оно включает в себя визуальный осмотр на наличие механических и коррозионных повреждений и очистки сильфона компенсатора от загрязнений.
Сильфонные компенсаторы служат для обеспечения защиты трубопровода от нагрузок возникающих при деформации трубопровода вследствие их теплового расширения или сужения, также защищают трубопровод от вибрации и гидроударов. Некоторые виды компенсируют несоосность трубопроводов. Срок службы таких компенсаторов, обычно, равен сроку службы трубопровода.
Рисунок 10- Установка сильфонных компенсаторов
Сильфон компенсатора изготавливается путем прокатки листа на специальных прокатных стендах. Он состоит обычно из одного или нескольких слоев - для увеличения прочностных свойств.
Сильфонный компенсатор сохраняет свою прочность при многих циклических деформациях сжатия или растяжения, таким образом, сильфонный компенсатор служит достаточно продолжительный срок.
Отличия сильфонных компенсаторов от П-образных и Г-образных:
меньшие габариты трубопровода и снижение расхода труб на 20% - следствие экономия;
экономия на теплоизоляцию трубопровода;
уменьшение гидравлических потерь; малые габариты;
снижение количества опор трубопровода;
повышенная скорость монтажных работ.
Компенсаторы сальниковые (Рис.11) разработаны и используются для трубопроводов водяных и паровых тепловых сетей с параметрами воды и пара до Рраб < 2,5 МПа (25 кгс/см2) при температуре воды до 200оС и при температуре пара до 300оС. Односторонние сальниковые компенсаторы - для условных проходов от Ду100 до 1400 мм, двухсторонние сальниковые компенсаторы от Ду100 до 800 мм. Материал сальниковых компенсаторов: трубы бесшовные из стали 20 (ГОСТ 1050) и из стали ВСт3сп5 (ГОСТ 380). Температура воды до 200С, пара до 300С.
Рисунок 11 - Сальниковый компенсатор
Аварийный запас труб, правила хранения и содержания труб аварийного запаса
Хранение аварийного запаса труб, материалов и оборудования (далее - аварийный запас) предусматривает обеспечение его количественной и качественной сохранности в течение установленного срока и возможности его дальнейшего использования в производстве. Хранение и складирование аварийного запаса должно осуществляться в соответствии с технологическими регламентами разработанными с учетом требований заводов-изготовителей материалов
Количество и характеристики материалов и оборудования аварийного запаса должны быть определены в табеле аварийного запаса, разработанном и утвержденном эксплуатирующей организацией
Количество аварийного запаса труб определяется эксплуатирующей организацией в зависимости от протяженности МН (МНПП), но не менее - 0,03 % от протяженности эксплуатируемых МН (МНПП) или пяти секций труб на эксплуатируемый участок МН (МНПП); двух секций труб для каждого диаметра технологического трубопровода ПС
Аварийный запас должен использоваться для ликвидации аварий и инцидентов. Использование аварийного запаса на другие цели допускается только при наличии письменного разрешения руководителя эксплуатирующей организации.
Руководство эксплуатирующей организации должно обеспечивать своевременное пополнение аварийного запаса. В процессе эксплуатации МН (МНПП) необходимо периодически проводить осмотр аварийного запаса. По мере необходимости должны выполняться работы по ремонту стеллажей, защите от коррозии, скашиванию растительности и т.д.
Трубы, оборудование и материалы аварийного запаса должны иметь паспорта заводов-изготовителей, инструкции по эксплуатации, сертификаты соответствия и разрешения Ρостехнадзора на применение на опасных производственных объектах
Трубы аварийного запаса должны быть пронумерованы несмываемой краской (высота шрифта 10 см) на внутренней полости трубы и на торцовых заглушках. Рядом с местом складирования должен устанавливаться щит-указатель, на котором указываются номера труб, диаметр, длина, толщина стенки трубы и марка стали согласно сертификату.
Трубы аварийного запаса и фасонные изделия должны храниться на стеллажах и должны быть защищены от попадания атмосферных осадков и прямого воздействия солнечных лучей, надежно закреплены, заизолированы (запраймированы), арматура аварийного запаса – законсервирована. Допускается хранение труб без торцевых заглушек при условии внутреннего и внешнего праймирования.
Трубы и фасонные изделия аварийного запаса, применяемые для замены поврежденного участка МН (МНПП), должны быть подвергнуты контролю неразрушающими методами и предварительно пройти гидравлические испытания согласно СП45.13330.2012.
Запорная арматура должна пройти проверку на прочность и герметичность При отсутствии необходимого оборудования или материалов допускается их замена на аналогичные с характеристиками соответствующими требованиям стандартов на оборудование и материалы и проектным требованиям эксплуатируемого МН (МНПП)
Контрольные вопросы
Трубы, применяемые для сооружения линейной части и требования к ним
Проход условный, давление номинальное трубопровода
Аварийный запас труб и правила его содержания
Способы и типы соединений труб. Их достоинства и недостатки
Приварные детали трубопроводов и их характеристика
Фланцы, виды фланцев, характеристики, маркировка фланцев.
Компенсаторы, общие сведения
Назовите основные геометрические характеристики стальных труб
Каким требованиям должна отвечать конструкция трубопровода?
Что входит в состав технологических трубопроводов?
Как подразделяются технологические трубопроводы в зависимости от метода прокладки?
Перечислите что должно обеспечивать расположение трубопроводов?
Как подразделяются трубы по способу производства?
Что такое условный диаметр трубопровода?
Дайте определение понятию «условное давление»
Назовите способы соединения труб
Назовите типы разъемных соединений
Преимущества и недостатки неразъемных соединений и их типы
Перечислите фасонные и соединительные части трубопровода
Назовите типы соединительных поверхностей фланцевых соединений
От чего зависти выбор типа уплотнительных поверхностей?
При каком давлении необходимо устанавливать фланцы только приваренные встык?
Назовите виды сварных соединений
Какое сварное соединение является самым прочным?
При каком давлении можно использовать плоские приварные фланцы?
При каком максимально допустимом давлении можно использовать плоские приварные заглушки?
Что должно быть нанесено на хвостовике межфланцевой заглушке?
В зависимости от чего выбирают материал прокладок для уплотнений фланцевых соединений?
Допускается ли использовать сварные отводы для трубопроводов с Ру более 2,5МПа?
Назовите способы компенсации тепловых удлинений трубопроводов
Какие виды компенсаторов вы знаете?
Перечислите достоинства сильфонных компенсаторов
Какие компенсаторы обладают наибольшей компенсационной способностью?
Как классифицируются трубопроводы в зависимости от рабочих параметров и свойств транспортируемой среды?
Программа: Повышения квалификации рабочих по профессии «Трубопроводчик линейный» (4 и 5 разряд)