1.3. Арматура

Только соединив трубы между собой и механизмами, снабдив их устройствами для регулирования потоков можно получить систему. Присоединяемые к трубам детали носит название «арматура» (от лат. «вооружение»). Арматура делится на несколько видов:

-соединительная –служит для соединения отдельных труб между собой и другими судовыми конструкциями;

-запорно-переключающая–перекрывает поток жидкости по трубе или изменяет его направление

- регулирующая–изменяет скорость течения или давление в потоке;

- концевая–устанавливается в концевых или начальных точках трубопроводов;

- контрольно-измерительная–служит для контроля параметров потока;

-фильтры– предохраняют трубы и насосы от засорения;

- дистанционные приводы– для механического закрытия или открытия запорной арматуры из удаленных мест.

К арматуре причислены протекторы, поскольку они устанавливаются в местах соединения труб с арматурой.

Арматура и другие элементы ответственных систем, которые используются при конструировании, не могут быть произвольного типа и от любого производителя. Главное условие применения состоит в том, что элементы (арматура, насосы и пр.) должны быть одобренного Регистром типа и изготовлены предприятием, допущенным Регистром к их изготовлению.

Для трубопроводов неответственных систем элементы должны иметь сертификаты соответствия– гигиенический сертификат и сертификат пожарной безопасности.

Только при выполнении перечисленных выше условий элементы систем могут включаться в проект системы.

1.3.1. Соединительная арматура

Один из общих инженерных принципов конструирования сложных устройств состоит в том, что каждое такое устройство должно иметь возможность разборки на составные части для ремонта и замены отдельных частей. Поэтому трубопроводы собирают из отдельных участков труб, размеры которых определяются параметрами технологического оборудования трубомедницкого цеха, где они изготавливаются или, чаще, возможностью монтажа в стесненных судовых условиях.

Существуют две принципиально разные группы соединений – путевые соединения, непосредственно соединяющие трубы и арматура для присоединения трубопроводов к корпусным конструкциям.

а.Арматура путевых соединений

Фланцевое - наиболее распространенный вид соединений, применяется для ответственных трубопроводов общесудовых систем с Ду >32.

Рис. 1.1 Фланцевое соединение трубопроводов; а) свободный фланец на приварном кольце; б) приварной фланец; 1- соединяемые трубопроводы, 2- болтовое соединение, 3- свободный фланец, 4-приварное кольцо, 5- прокладка, 6- приварной фланец; I- уплотнительные канавки

Правила РМРС и РРР рекомендуют 10 типов фланцевых соединений для различных сред, температур и давлений, однако для общесудовых систем подходит простейший вид – плоский приварной фланец, показанные на рисунке 1.1 –б). Кроме этого, применяется свободный фланец на приварном кольце (рис.1.1-а). Как правило каждый участок трубопровода имеет с одной стороны приварной фланец, а с другой - свободный, что позволяет избежать сверления отверстий в смежных фланцах под болты по месту, когда трубы изогнуты и отверстия в предварительно приваренных смежных фланцах трудно совместить.

Контактирующие поверхности фланцев имеют две концентрические кольцевые канавки ( глубиной 0.8 и шириной 1.5 мм) служащие для гарантированного уплотнения пространства между фланцами прокладкой. При сжатии прокладки болтами она выдавливается в канавку и на ее угловом контуре развивается местное контактное давление, многократно превышающее давление от сжатия болтов. Это давление и определяет способность прокладки противостоять давлению жидкости внутри трубопровода.

Фланцевое соединение применяется при Ру <1.6 МПа и Ду≤500.

Штуцерное соединение отличается компактностью, высокой надежностью, но из-за трудностей нарезания качественной резьбы большого диаметра применение соединения ограничено Ду ≤ 32. Это соединение может выдерживать Ру до 40 МПа, что позволяет использовать его в системах воздуха высокого давления, в системах ответственн6ого назначения (топливной, в трюмной системе сбора нефтесодержащих вод и др.).

Количество разновидностей штуцерных соединений очень велико, предусмотрены всевозможные соединения трубопроводов при ответвлениях, нахлесточных и стыковых присоединениях штуцеров, ответвительное присоединение к трубам, цистернам и т.п.

Конструкция штуцерного соединения самого распространенного типа, устанавливаемая между трубами для их соединения показана на рис. 1.2.

Рис. 1.2 Промежуточное штуцерное торцевое, нахлесточное приварное соединение; 1-соединяемые трубы , 2-наконечник (ниппель), 3 гайка накидная , 4-прокладка, 5-штуцер.

Фитинговыесоединения применяются в неответственных трубопроводах общесудовых систем водоснабжения и отопления. Для соединения используют стандартные изделия – фитинги (от англ.fit– приспособлять, приделывать).

Это детали (рис 1.3), служащие для резьбового соединения водогазопроводных труб. Резьба трубная цилиндрическая (см. табл. 1.6). Применяются при температуре не более 175⁰С, давлении Ру <1 МПа. Они необходимы для соединения водогазопроводных труб, особенно электросварных, в которых при гибке возникают трещины по шву. По Правилам РРР максимальный диаметр даже для трубопроводовIIIкласса ограничен Ду 50 мм (2”).

При соединении фитинга с трубой, для создания необходимого уплотнения по резьбе, к ней подматывают набивку- паклю или лен на свинцовом сурике или цинковых белилах.

Уплотнение зазора между внутренней и наружной резьбой с набивкой получается за счет распора между трубой и фитингом при наворачивании трубы на сбег резьбы.

а)	б)	в)	г)
Рис. 1.3 Фитинги: а - муфта; б - угольник; в - четверик; г - тройник

Рис. 1.4 Муфтовое соединение:

1-соединяемые трубы; 2- муфта;

3-контргайка; l₁>l₂

Поскольку при соединении двух труб муфтой такое уплотнение сделать невозможно, на конце одной трубы нарезается удлиненной участок резьбы (сгон), на котором полностью помещается муфта и контргайка, на конце другой трубы – резьба длиной примерно равной половине длины муфты, как показано на рисунке 1.4. При соединении муфта свинчивается с одной трубы на другую и затягивается на сбеге резьбы. С другой стороны распор между наружной и внутренней резьбой обеспечивается затяжкой контргайкой.

Компенсаторы– соединительные элементы, податливые вдоль осей труб. Они служат для компенсации удлинения или сжатия трубопроводов и соответствующих напряжений от общего изгиба, а также при удлинениях относительно коротких труб, если по ним периодически протекает жидкость с температурой иной, чем в окружающем пространстве. (например, балластный или осушительный трубопровод, проходящий через топливную цистерну в МО).

а)	б)	в)	г)
Рис.1.5 Виды компенсаторов: а - «С»-образный; б - лирообразный; в – «П» - образный; г - сильфонный

Компенсаторы бывают двух принципиально разных видов: трубные из стандартных труб и сильфонные, которые обладают малыми габаритами (рис. 1.5-г) при большей податливости, они допускают смещение вдоль оси от 10 до 30 мм, боковое до 10 мм, угловое до 10⁰. Их типы и размеры (Ду, Ру) регламентируются ГОСТами. Отличительной особенностью является их высокая стоимость, поэтому в общесудовых системах они практически не применяются.

б.Арматура для присоединения к корпусным конструкциям

Переборочный стакан- служит для герметичного прохода трубопроводов через непроницаемые переборки и палубы (рис.1.6) . Он применяется в тех случаях, когда через переборки и палубы необходимо протаскивать трубы для их сборки внутри отсеков корпуса. Когда предполагается, что этот трубопровод в последствии, при ремонте, должен заменяться, то переборочный стакан целесообразно устанавливать на приварыше, как показано на рис. 1.6-а). Кроме того, установка на приварыше применяется при трудности доступа к месту установки стакана, когда качественная сварка практически невозможна и приварыш устанавливается на этапе сборки секции корпуса. Если доступ для сварки свободен, применяют приварные стаканы (рис.1.6-б). При ремонте они вырезаются и заменяются. Аналогичную конструкцию имеют переборочные стаканы для – водогазопроводных труб и труб с соединением штуцерного типа. (рис. 1.6-в)и д)).

Приварышии вварыши – большая группа разнообразной арматуры для присоединения труб к стенкам цистерн, к другим трубопроводам, прохода через переборки и палубы. Их вид соответствует типу путевых соединений (для фланцевых соединений, под штуцерную арматуру, муфтовое соединение). Также существуют приварыши для установки датчиков давления, температуры и пр. Как показано выше (см. рис. 1.6-а), на приварышах крепятся переборочные стаканы, а также донная и бортовая арматура (в этом случае в них предусмотрено крепление протекторов). Всего ОСТами задаются более 20 типов приварышей и вварышей.

а)	б)	в)
г)		д)

Рис. 1.6 Переборочные стаканы: а -переборочный фланцевый стакан на приварыше; б - приварной фланцевый стакан; в - переборочный стакан под муфтовое соединение труб; г - переборочный фланцевый стакан для прохода через противопожарную переборку; д - штуцерный переборочный стакан под изоляцию переборки.

Толщина стенки стакана, привариваемого фланцем к переборке (рис.1.6, б-д) должна быть на 1.5 – 3 мм ( в зависимости от диаметра) больше диаметра, присоединяемой к стакану трубы.

Наиболее распространенные виды приварышей показаны на рис. 1.7. В общесудовых системах широко применяются концевой приварыш, имеющий вид фланца, который приваривается внахлест на плоскую стенку цистерны или борта (рис.1.7,а). Толщина его больше, чем обычного фланца, так как в него вкручиваются шпильки, с помощью которых присоединяется ответный фланец трубопровода.

Для прохода через переборки применяется путевой приварыш (рис.1.7,б), который может заменять переборочный стакан, показанный на рис. 1.5-б, однако здесь требуется высокая точность центровки и вырезки под него отверстия. Приварной же переборочный стакан (рис. 1.5, б) не требует такой точности и может привариваться с возможностью смещения вдоль плоскости переборки, выправляя этим излом и смещение труб.

Аналогичен по назначению путевой вварыш, который приваривается тавровым швом (рис.1.7-в) и имеет (в отличие от путевого приварыша) возможность перекоса относительно плоскости палубы или переборки, что важно, когда палуба имеет погибь или бухтиноватость.

Для прохода через переборки медных или медно- никелевых трубопроводов применяют приварыши и вварыши с впрессованными втулками из материала трубопровода, как показано на рис. 1.7-г). Существуют и другие типы приварышей(см. рис. 1.7- д) и е)).

а)	б)	в)
г)	д)	е)
Рис. 1.7 Виды приварышей и вварышей: а) –концевой приварыш для присоединения фланца трубопровода; б)- путевой приварыш; в)- путевой вварыш; г)- путевой вварыш для трубопроводов из цветных сплавов; д)- приварыш под спускную пробку; е) – приварыш для бортовой и донной арматуры с протектором: 1 корпус; 2-протектор; 3- приварыш

Подвески служат для закрепления трубопроводов на судовых конструкциях, чтобы избежать провисания и вибрации труб. Существует около 9 типов подвесок, размеры и форма которых регламентируется ГОСТами.

а)	б)	в)	г)	д)
Рис. 1.8 Основные виды подвесок: а)- тип I, б) крепление подвесок типа I на хвостовиках; в) подвеска тип II, г), д) – крепление подвески II-го типа на хвостовиках

Подвески типа I(рис.1.8-а) привариваются к корпусным конструкциям двумя отогнутыми хвостовиками или к ним привариваются дополнительные хвостовики (например, для прохождения над набором), как показано на рис. 1.8-б. Это крепление наиболее надежно, поскольку стойко к вибрации во всех трех плоскостях и применяется для ответственных трубопроводов. Между трубой и щеками подвески устанавливается резиновая прокладка, которая обеспечивает достаточно свободное продольное тепловое расширение трубы, играет роль амортизатора для гашения вибрации участков трубопровода между подвесками, а также защищает покрытие трубы от повреждения в точках контакта с подвеской при вибрации. Приварка подвесок к непроницаемым переборкам и наружной обшивке запрещена.

Подвески типа II(рис. 1.8-в) применяются для крепления менее ответственных трубопроводов. Крепление на хвостовике, показанном на рис.1.8-г, обеспечивает большую податливость в плоскости, перпендикулярной трубе, а крепление на рис. 1.8-д дает податливость вдоль оси трубы, но обеспечивает жесткость в плоскости, перпендикулярной трубе. Поэтому при установке подвесок на трассе трубопровода следует учитывать это обстоятельство и выбирать способ их крепления так, чтобы труба с несколькими коленами не «выползала» из подвесок. Расстояния между подвесками нормированы ОСТом в зависимости от диаметра трубы и степени ответственности трубопровода. Так, например, для труб диаметром 45-100 мм обычных трубопроводов расстояние между подвесками должно быть 1.5- 2.0 м, а для ответственных 1-1.4 м.

Размеры и форма хвостовиков из полосы, уголка, листа, не произвольны, а регламентируются соответствующим ОСТом.