Плотность трубопроводов, транспортирующих токсичные проекты (например, холодильные агенты), проверяется дополнительно по падению испытательного давления в течение не менее 12 час.

Трубопровод признается выдержавшим испытание, если падение давления в нем не превышает нормы, указанной в проекте.

После испытания трубопроводы очищают промывкой жидкостями или продувкой газом. Промывку трубопроводов водой производят по участкам до появления чистой воды на

выходе. Скорость движения воды на участках должна быть не менее 1 – 1,5 м /сек.

Продувку трубопровода выполняют воздухом или инертным газом под давлением, равным рабочему, но не более 4 МН/м2; давление воздуха в выходном штуцере должно быть не менее 0,3 МН/м2.

4.7. Монтаж винипластовых и полиэтиленовых трубопроводов

Винипласт и полиэтилен могут подвергаться следующим видам обработки; распиливанию, сверлению, изгибанию, нарезанию резьбы, сварке.

Заготовка деталей винипластовых трубопроводов. Винипластовые трубы соединяют с помощью раструбов, сварными или резьбовыми муфтами, а также фланцами, укрепленными сваркой или отбортовкой (рис. 4.12). Раструбные соединения могут быть неподвижными (сваренными, склеенными) или подвижными (уплотненными резиновыми кольцами). Подвижные раструбные соединения используются для компенсации температурных изменений длины трубопровода.

Рис. 4.12. Соединения винипластовых труб:

а– раструбное на клею; б – муфтовое на клею или сварке;

в– фланцевое на отбортовке; г – фланцевое на приварных фланцах

65

Промышленность выпускает раструбные соединительные части для винипластовых труб диаметром от 8 до 150 мм.

Соединение труб сваркой встык не получило широкого распространения, так как прочность сварного шва для винипласта составляет 65 – 85 % прочности основного материала.

Изготовление раструбов и отгибание бортов требуют предварительного нагрева конца трубы. Нагрев производится в ванне, заполненной глицерином или цилиндровым маслом с температурой 150 – 170°. Эту температуру удобно поддерживать, пользуясь для обогрева ванны паровым змеевиком с давлением пара 8 – 10 кг /см2. После нагрева трубу зажимают в прижиме и вводят в ее разогретый конец стальную оправку соответствующего диаметра и формы (для получения раструба можно вводить холодный конец другой трубы). Оправку предварительно нагревают до 100 – 120°. Образовавшийся раструб или борт охлаждают, поливая водой, после чего оправку извлекают.

Длина раструбов для труб диаметром 10 мм принимается 23 мм, а для труб диаметром

22 – 28 мм .

Изгибание винипластовых труб выполняют также с предварительным их нагревом до 150 – 170°. Печь для нагрева состоит из двух стальных цилиндров различного диаметра, собранных и сваренных таким образом, чтобы между ними образовалось кольцевое пространство. Это пространство заполняется цилиндровым маслом и обогревается паровым змеевиком. Приемы разметки и изгибания винипластовых труб такие же, как для стальных. Трубы диаметром свыше 20 мм рекомендуется изгибать, предварительно заложив в них стальную спираль или набив песком.

Заготовка деталей из полиэтиленовых труб. Соединяют полиэтиленовые трубы с помощью раструбов, муфт, металлических накидных резьбовых гаек и сваркой. Раструбные и муфтовые соединения уплотняют сваркой или склеиванием.

Трубы диаметром до 50 мм и толщиной стенки до 2,5 мм выпускаются кусками от 25 до 120 м, намотанными на катушки; трубы большего диаметра выпускаются прямыми отрезками длиной 6 – 8 м . Для всех диаметров труб изготовляют раструбные соединительные части.

Резание труб обычными ножовочными полотнами вызывает быстрый нагрев полиэтилена, кромки реза получаются несколько оплавленными. Поэтому для уменьшения нагрева рекомендуется резку производить дисковыми пилами, работающими с окружной скоростью 2000 – 2500 м/мин.

Нарезание резьб рекомендуется выполнять на станках; нарезание ручным клуппом не обеспечивает необходимой чистоты резьбы, что объясняется роговидной структурой материала. Обработку полиэтилена на токарных станках следует вести со скоростью резания 700 – 1000 м/мин; угол заострения резца – 60 – 67°.

Соединение труб с помощью накидных резьбовых гаек выполняется следующим образом. Подлежащие соединению концы труб разогревают до размягчения и ввинчивают в них металлические патрубки с накидной гайкой или штуцером (рис. 4.13). После охлаждения трубы дополнительно закрепляют на штуцерах хомутами.

Рис. 4.13. Соединение полиэтиленовых труб накидной гайкой: 1 – полиэтиленовая труба; 2 – штуцер , ввертываемый в трубу; 3 – накидная гайка; 4 – штуцер

66

Изгибают полиэтиленовые трубы без нагрева во время укладки.

Сварка винипластовых и полиэтиленовых труб. Сварку выполняют струей воздуха,

подогретого до 200 – 220°. При температурах 150 – 200° полиэтилен и винипласт переходят в вязкотекучее состояние и при небольшом давлении способны свариваться. Горячий воздух для сварки получают в специальном сварочном пистолете (рис. 4.14), содержащем электрический нагревательный элемент или газовую горелку. Сжатый воздух под давлением около 0,8 кг/см2 подается в пистолет от компрессорной установки.

Рис. 4.14. Пистолет для сварки полиэтилена и винипласта:

1 – выход горячего воздуха; 2 – электронагреватель ; 3 – рукоятка ; 4 – электропровода ; 5 – штуцер для подключения сжатого воздуха

В качестве присадочного материала для сварки винипласта используют сварочные прутки диаметром 2,8 – 3,0 мм из полихлорвиниловых смол с добавлением пластификаторов, а для полиэтилена – сварочные прутки диаметром 3 мм и более из полиэтилена той же марки. В процессе сварки одновременно нагревают основной и присадочный материалы до вязкотекучего состояния, а затем уплотняют размягченный пруток струей горячего воздуха.

На качество шва большое влияние оказывает температура воздуха и диаметр отверстия сопла пистолета. Оптимальная температура воздушной струи на расстоянии 5 – 6 мм от сопла равна 250 – 270°. Дальнейшее повышение температуры воздуха приводит к перегреву шва и потере его прочности. Регулирование температуры струи производится реостатом, включенным в цепь нагревательного элемента пистолета. Диаметр отверстия сопла принимается равным диаметру прутка присадочного материала.

Скорость сварки – 0,2 м /мин; расход воздуха 2 – 3 м 3/ч. Качество шва зависит от чистоты подаваемого воздуха. Для очистки воздуха от пыли на всасывающем штуцере компрессора должен быть установлен фильтр, а для очистки от смазки на нагнетательном воздуховоде – маслоотделитель.

Сборка трубопроводов. Для склеивания винипластовых трубопроводов используют 20 %-пый раствор перхлорвиниловой смолы в ацетоне или дихлорэтане. Полиэтиленовые трубы склеивают после их обработки хромовой кислотой (1 – 2 мин. при t = 75 – 100°). Эта обработка изменяет полярность поверхности полиэтилена, в результате чего он приобретает способность склеиваться обычными клеями, например полиуретановыми, фенолокаучуковыми и др.

Непроницаемость склеенных соединений достигается в том случае, когда между сопрягаемыми поверхностями нет зазора. Поверхности, подлежащие склеиванию, тщательно зачищают абразивной шкуркой, протирают тампоном, смоченным метиленхлоридом, после чего покрывают слоем клея и соединяют. Склеенные соединения просушивают около 24 час.

При размещении подвижных и неподвижных опор необходимо учитывать возможность температурного расширения трубопровода. Коэффициент линейного расширения винипласта – 0,00007 (примерно в 7 раз больше стали), а полиэтилена – 0,00022 ( в 20 раз больше стали). Расстояния между опорами при горизонтальной прокладке труб, работающих с температурой до 30°, принимаются: для винипластовых – 1 – 2 м ; полиэтиленовых – 0,3 – 0,5 м . Вертикально прокладываемые трубы крепят соответственно через 1,5 – 2,5 и 0,7 – 1 м. Чтобы предупредить истирание на металлических опорах, трубы укладывают на мягкие прокладки.

67

Для антикоррозийного покрытия деталей, соприкасающихся с полиэтиленом, нельзя применять вредно действующие на него масляные краски и битумные лаки.

4.8. Расчет трубопроводов

Тепловое удлинение трубопроводов и их компенсация

При монтаже необходимо учитывать изменение длины трубопроводов при колебаниях температуры. Величина этого изменения может быть определена по уравнению:

При совместном решении уравнений (4.1) и (4.2) получаем перепад температур, выше которого необходима компенсация температурных удлинений:

Гидравлический расчет трубопровода

Расчет диаметра трубопровода при передаче жидкости или газа по цилиндрическому трубопроводу. Скорость движения жидкости зависит от величины напора, вязкости жидкости, материала и конструкции трубопровода.

Практически в трубопроводах с газами и технологическими растворами, вязкость которых близка к вязкости воды, принимают следующие скорости, м/с:

1)самотечные трубопроводы до 1,25;

2)напорные трубопроводы 1 – 3;

3)газопроводы для газов, насыщенными парами 10 – 30;

4)газопроводы для сухих газов (сжатого воздуха, азота, разреженного воздуха и перегретых паров) 10 – 60.

Секундный расход, т. е. количество Vc протекающей жидкости или газа по цилиндрическому трубопроводу, м3/с, определяют по уравнению

68

Кафедра «Торговое и рекламное оборудование» БНТУ 2011

где F – площадь сечения грубы, м; d – диаметр трубопровода , м; ω – скорость среды.

Часовой расход определяется из соотношения:

Расчет металлических труб на прочность

Толщина стенки стальной трубы, испытывающей внутреннее давление, может быть определена по уравнениям, рекомендованным Гостехнадзором.

Для бесшовных труб толщина стенки S равна:

отклонения толщины стенки по ГОСТу, а также уменьшения толщины при изгибе (обычно А принимается равным 0.2)

где φ – коэффициент для сварных труб, φ равен 0,8 для сварных труб со спиральным (φ = 0,6); С – величина , учитывающая возможное минусовое отклонение толщины листа

(принимается от 0,5 до 0.8);

σ200 – допустимое напряжение при температуре среды до 200 °С, кгс/мм2 для Ст3 – 11,7, для сталей других марок – от 10,9 до 13,3.

Если трубопровод предназначен для транспортировки агрессивных сред, толщину стенок труб следует увеличивать в зависимости от диаметра трубопровода (от 2 до 4 мм).

Задание для расчета. Определить диаметр и толщину стенки трубопровода, подобрать по таблице 4.3 соответствующую расчету бесшовную трубу, а также определить силы сжатия, возникающие при удлинении трубопровода. Данные для расчета взять из табл. 4.9.

69